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垂直取向型有源矩陣液晶顯示器件的制作方法

文檔序號:2783585閱讀:105來源:國知局
專利名稱:垂直取向型有源矩陣液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種使封入相對配置的一對基板間的液晶在初始取向狀態(tài)下垂直取向的垂直取向型液晶顯示器件。
背景技術(shù)
垂直取向型液晶顯示器件由如下部件構(gòu)成以預(yù)定間隙相對配置的一對基板;多個(gè)電極,分別設(shè)置在所述一對基板彼此相對的內(nèi)表面中,利用彼此相對的區(qū)域來形成排列成矩陣狀的多個(gè)象素;分別覆蓋所述電極并設(shè)置在所述一對基板內(nèi)表面中的垂直取向膜;和封入所述一對基板間的間隙中的、具有負(fù)介電各向異性的液晶層。
該垂直取向型液晶顯示器件對由多個(gè)象素電極與相對電極彼此相對的區(qū)域構(gòu)成的多個(gè)象素,通過向所述電極間施加電壓,使液晶分子的取向狀態(tài)變化為從垂直取向狀態(tài)歪斜的歪斜取向狀態(tài),從而顯示圖像。
這種垂直取向型液晶顯示器件對應(yīng)于施加于各象素的電壓,在液晶分子取向的歪斜取向狀態(tài)中存在差異,產(chǎn)生顯示不均。
因此,為了使每個(gè)象素的取向狀態(tài)穩(wěn)定且得到寬的視場角特性,提議對每個(gè)象素形成使液晶分子沿多個(gè)方向取向的多個(gè)磁疇(domain)。例如日本專利第2565639號說明書中所述,一種液晶顯示裝置,在相對電極中形成X形狀的開口,當(dāng)向相對的兩個(gè)電極間施加電壓時(shí),就一個(gè)象素而言,使液晶分子取向,以便向所述X形狀開口的中央沿4個(gè)方向歪斜。
但是,在上述液晶顯示裝置中,因?yàn)槔眯纬捎诟飨笏刂械腦形狀開口來形成取向方向不同的區(qū)域,所以為了杜絕各區(qū)域間的相互作用,必需將X形狀開口形成非常寬的寬度。因此,就各象素而言,存在不能利用電場來控制的開口面積變多、相對電極的面積變少、開口率變低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種顯示明亮、且無顯示不均的寬視場角的液晶顯示器件。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,根據(jù)本發(fā)明第1方面的液晶顯示器件的特征在于,具備以預(yù)定間隙相對配置的一對基板;電極,分別設(shè)置在所述一對基板彼此相對的內(nèi)表面中,利用彼此相對的區(qū)域來形成排列成矩陣狀的多個(gè)象素;電介質(zhì)膜,分別與所述一對基板中一方基板的對應(yīng)于所述多個(gè)象素的區(qū)域的實(shí)質(zhì)中心部對應(yīng)地設(shè)置;垂直取向膜,分別覆蓋所述電極和電介質(zhì)膜,并設(shè)置在所述一對基板內(nèi)表面中;和液晶層,封入于所述一對基板間的間隙中,具有負(fù)介電各向異性。
根據(jù)這種第1方面的液晶顯示器件,可使各象素的液晶分子通過施加信號電壓而從象素周緣部向象素中心部有規(guī)則地歪斜取向,可顯示無不均的良好圖像。
就該液晶顯示器件而言,最好所述電介質(zhì)膜在形成于一方基板中的電極上的各象素上,形成于其實(shí)質(zhì)的中央,具有與向所述一對基板的電極間施加電壓時(shí)的所述液晶層層厚方向的介電常數(shù)不同的介電常數(shù)。此時(shí),期望所述電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比向電極間施加電壓時(shí)的液晶層層厚方向的介電常數(shù)小的介質(zhì)材料形成。另外,期望電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)小的介質(zhì)材料形成。更期望電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)小、且比平行于所述液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)大的介質(zhì)材料形成。
另外,就該液晶顯示器件而言,最好在與所述一方基板相對的另一方基板的設(shè)有所述電極的面中,還設(shè)有至少沿所述象素區(qū)域的周緣形成的輔助電極。另外,期望所述輔助電極被設(shè)定為電位比形成于所述另一方基板中的電極低,另外,所述輔助電極配置成使其局部與形成于所述另一方基板中的電極的周邊部分重疊。
并且,就該液晶顯示器件而言,最好所述電介質(zhì)膜在各象素的每個(gè)上形成于該象素的實(shí)質(zhì)中央,利用形成于該電介質(zhì)膜上的電極、和形成于該電極上的垂直取向膜,形成凸部。并且,在與形成所述凸部的一方基板相對的另一方基板的內(nèi)表面,分別與設(shè)置在所述一方基板的內(nèi)表面中的多個(gè)凸部對應(yīng)地設(shè)置多個(gè)凹部。
本發(fā)明第2方面的液晶顯示器件的特征在于,具備第1基板,設(shè)置至少一個(gè)第1電極;第2基板,與所述第1基板間隔預(yù)定間隔彼此相對配置,利用與所述第1電極相對的區(qū)域分別形成象素,并設(shè)置用于使這些多個(gè)象素排列成矩陣狀的至少一個(gè)第2電極;輔助電極,在所述第2基板的設(shè)有所述第2電極的面中,至少沿所述象素區(qū)域的周緣形成;電介質(zhì)膜,分別與所述第1基板的對應(yīng)于所述多個(gè)象素的區(qū)域的實(shí)質(zhì)中心部對應(yīng)地設(shè)置,介電常數(shù)與向所述第1、第2電極間施加電壓時(shí)的所述液晶層層厚方向的介電常數(shù)不同;垂直取向膜,分別覆蓋所述第1、第2電極和所述電介質(zhì)膜,并設(shè)置在所述第1、第2基板的彼此相對的內(nèi)表面中;和液晶層,封入于所述第1、第2基板間,具有負(fù)介電各向異性。
根據(jù)該第2方面的液晶顯示器件,由于利用具有與液晶層層厚方向之介電常數(shù)不同的介電常數(shù)之介質(zhì)材料來形成所述電介質(zhì)膜,所以可使各象素的液晶分子從象素周緣部向象素中心部有規(guī)則地歪斜取向,可顯示無不均的良好圖像。
就該液晶顯示器件而言,最好所述電介質(zhì)膜形成于設(shè)置在所述第1基板熵的第1電極上,在其上形成有所述取向膜。此時(shí),期望所述電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比向電極間施加電壓時(shí)的液晶層層厚方向的介電常數(shù)小的介質(zhì)材料形成,或介電常數(shù)比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)小的介質(zhì)材料形成,或介電常數(shù)比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)小、且比平行于所述液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)大的介質(zhì)材料形成。
另外,就該液晶顯示器件而言,最好在在所述第2電極周緣的實(shí)質(zhì)上整個(gè)周緣中,形成有所述輔助電極。并且,期望在所述第2基板中,還設(shè)置分別連接于所述第2電極、向該第2電極供電壓的有源元件,所述輔助電極由使局部與形成于所述第2基板中的第2電極的周邊部分重疊配置、在與所述第2電極間形成補(bǔ)償電容的補(bǔ)償電容電極構(gòu)成。此時(shí),期望將所述補(bǔ)償輔助電極設(shè)定為與所述第1電極同電位。
本發(fā)明第3方面的液晶顯示器件的特征在于,具備第1基板,設(shè)置至少一個(gè)第1電極;第2基板,與所述第1基板間隔預(yù)定間隔彼此相對配置,利用與所述第1電極相對的區(qū)域分別形成象素,并設(shè)有用于使這些多個(gè)象素排列成矩陣狀的至少一個(gè)第2電極;輔助電極,在所述第2基板的設(shè)有所述第2電極的面中,至少沿所述象素區(qū)域的周緣形成;電介質(zhì)膜,分別與所述第1基板的對應(yīng)于所述多個(gè)象素的區(qū)域的實(shí)質(zhì)中心部對應(yīng),形成于所述第1電極與所述第1基板之間,在所述第1電極的表面形成凸部;垂直取向膜,分別覆蓋所述第1、第2電極,并設(shè)置在所述第1、第2基板的彼此相對的內(nèi)表面中;和液晶層,封入于所述第1、第2基板間,具有負(fù)介電各向異性。
根據(jù)該第3方面的液晶顯示器件,可利用所述凸部,規(guī)定各象素的液晶分子因施加信號電壓而歪斜的歪斜方向,以使從象素的周緣部向所述象素的中心部歪斜,因此,可使所述各象素的液晶分子進(jìn)一步確實(shí)地有規(guī)則地歪斜取向,顯示更好的圖像。
就該液晶顯示器件而言,期望在與形成有所述凸部的第1基板相對的第2基板的、分別對應(yīng)于所述凸部的位置,設(shè)有凹部。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的液晶顯示器件中、一方基板的一個(gè)象素部之平面構(gòu)造的平面圖。
圖2是沿圖1的II-II線來切斷表示的截面圖。
圖3是沿圖1的III-III線來切斷表示的截面圖。
圖4是在平面圖上表示第1實(shí)施例中、由于施加電場而歪斜的液晶分子之取向狀態(tài)的示意圖。
圖5是在截面圖上表示圖4中所示歪斜取向狀態(tài)的示意圖。
圖6是從電連接方面表示液晶顯示器件中形成電介質(zhì)膜的部分的等效電路圖。
圖7是表示液晶層方向的電位變化的電位分布圖。
圖8是表示第2實(shí)施例的液晶顯示器件中、一方基板的一個(gè)象素部之平面構(gòu)造的平面圖。
圖9是沿圖8的IX-IX線來切斷表示的截面圖。
圖10是沿圖8的X-X線來切斷表示的截面圖。
圖11是在平面圖上表示第2實(shí)施例中、由于施加電場而歪斜的液晶分子之取向狀態(tài)的示意圖。
圖12是在截面圖上表示圖11中所示歪斜取向狀態(tài)的示意圖。
圖13是表示第3實(shí)施例的液晶顯示器件中、一個(gè)象素部之截面構(gòu)造的截面圖。
圖14是在截面圖上表示圖13中所示歪斜取向狀態(tài)的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1-圖7表示本發(fā)明的一實(shí)施例。圖1是液晶顯示器件的一方基板的一個(gè)象素部之平面圖,圖2和圖3是由圖1的II-II線和III-III線分別切斷液晶顯示器件并表示的截面圖。
該液晶顯示器件如圖1-圖3所示,由如下部件構(gòu)成以預(yù)定間隙相對配置的一對透明基板1、2;透明電極3、15,分別設(shè)置在所述一對基板1、2的彼此相對的內(nèi)表面中,利用彼此相對的區(qū)域來形成排列成矩陣狀的多個(gè)象素;電介質(zhì)膜18,在形成于所述透明基板2上的透明電極15上,分別對應(yīng)于所述多個(gè)象素的中心部來設(shè)置;垂直取向膜14、19,分別覆蓋所述電極3、15和電介質(zhì)膜18,并設(shè)置在所述一對基板1、2的內(nèi)表面;和封入所述一對基板1、2間的間隙中的、具有負(fù)介電各向異性的液晶層20。
該液晶顯示器件是將TFT(薄膜晶體管)4設(shè)為有源元件的有源矩陣液晶顯示器件,設(shè)置在一方基板1的內(nèi)表面中的電極3是沿行方向和列方向排列成矩陣狀的多個(gè)象素電極,設(shè)置在另一方基板2的內(nèi)表面中的電極15是與所述多個(gè)象素電極3相對的一片膜狀的相對電極。
另外,在所述一對基板1的內(nèi)表面,形成有多個(gè)TFT4,分別對應(yīng)于所述多個(gè)象素電極3并設(shè)置在其附近,分別與對應(yīng)的象素電極3連接;和多個(gè)柵極布線10與數(shù)據(jù)布線11,分別沿各象素電極行的一側(cè)及各象素電極列的一側(cè)設(shè)置,分別向該行和列的TFT4提供柵極信號與數(shù)據(jù)信號。
下面,將設(shè)有所述象素電極3、TFT4、柵極布線10與數(shù)據(jù)布線11的一方基板稱為TFT基板,將設(shè)有相對電極15和電介質(zhì)膜18的另一方基板2稱為相對基板。
所述多個(gè)TFT4由如下部件構(gòu)成形成于所述TFT基板1的基板面中的柵極電極5;透明的柵極絕緣膜6,覆蓋所述柵極電極5,并形成于所述象素電極3的排列區(qū)域的整個(gè)區(qū)域中;i型半導(dǎo)體膜7,與所述柵極電極5相對地形成于所述柵極絕緣膜6上;和漏極電極8和源極電極9,夾持所述i型半導(dǎo)體膜7的溝道區(qū)域,隔著未圖示的n型半導(dǎo)體膜而形成于所述i型半導(dǎo)體膜7的溝道區(qū)域的一側(cè)部和另一側(cè)部上。
另外,所述柵極布線10與所述TFT4的柵極電極5一體形成于所述TFT基板1的基板面上,所述數(shù)據(jù)布線11與所述TFT4的漏極電極8一體地形成于所述柵極絕緣膜6上。
另外,所述象素電極3形成于所述柵極絕緣膜6上,所述TFT4的源極電極9在所述柵極絕緣膜6上延伸,連接于所述象素電極3的端部上。
另外,所述TFT4與數(shù)據(jù)布線11由去除對應(yīng)于各象素電極3的部分后形成于所述TFT基板1的內(nèi)表面上的保護(hù)層絕緣膜12覆蓋,在其上形成有所述垂直取向膜14。
并且,在所述TFT基板1的內(nèi)表面,在該基板面中,分別對應(yīng)于所述多個(gè)象素電極3的周緣部,在相鄰的象素電極3之間形成有輔助電極13。該輔助電極13沿象素電極3的周緣部、局部夾持絕緣層并與所述象素電極3重合地形成,將所述柵極絕緣膜6作為絕緣層,在與所述象素電極3之間形成補(bǔ)償電容。在本實(shí)施例中,所述輔助電極13設(shè)置在所述象素電極3的除了鄰接于TFT4的部分的整個(gè)周面上,兼作補(bǔ)償電容電極。另外,圖1中,為了易于看圖,向?qū)?yīng)于輔助電極13的部分添加平行斜線來表示。
分別與所述多個(gè)象素電極3的周緣部對應(yīng)的所述輔助電極13在每個(gè)象素電極行,與所述柵極布線10側(cè)相反側(cè)的端部連成一體,并且,各行的輔助電極13共同連接于未圖示的輔助電極連接布線,該輔助電極連接布線在多個(gè)象素電極3的排列區(qū)域外側(cè)一端或兩端,與所述數(shù)據(jù)布線11平行地設(shè)置。
另外,該液晶顯示器件是彩色圖像顯示器件,在所述相對基板2的內(nèi)表面中,設(shè)置格子膜狀的黑色掩膜(black mask)16,該黑色掩膜16與由所述多個(gè)象素電極3及相對電極15彼此相對的區(qū)域構(gòu)成的多個(gè)象素間區(qū)域相對;以及分別對應(yīng)于各象素列的紅、綠、藍(lán)3色濾色鏡17R、17G、17B。在所述濾色鏡17R、17G、17B上形成所述相對電極15。
另外,所述電介質(zhì)膜18在所述相對電極15上,在與所述多個(gè)象素各自的實(shí)質(zhì)中心部對應(yīng)的位置,形成為例如方形的點(diǎn)狀,在其上形成有垂直取向膜19。
所述一對基板1、2經(jīng)包圍所述多個(gè)象素電極3的排列區(qū)域的未圖示框狀密封件接合,在由這些基板1、2間的所述密封件包圍的區(qū)域中封入了液晶層20。
該液晶層20由具有負(fù)的介電各向異性的向列液晶構(gòu)成。所述電介質(zhì)膜18由具有與向所述液晶層20的所述一對基板1、2的電極3、15之間施加電壓時(shí)的、所述液晶層20層厚方向的介電常數(shù)不同的介電常數(shù)的介質(zhì)材料來形成。此時(shí),施加于所述電極3、15間的電壓是對應(yīng)于寫入各象素的多個(gè)灰度中的電壓中最高的電壓。
若設(shè)向所述電極3、15間施加電壓時(shí)的所述液晶層20的層厚方向的介電常數(shù)為εLC、所述電介質(zhì)膜18的介電常數(shù)為εF,則這些介電常數(shù)εLC、εF滿足εF<εLC的關(guān)系。
即,在該液晶顯示器件中,由具有所述電介質(zhì)膜18的εF比向所述電極3、15間施加電壓時(shí)的所述液晶層20的層厚方向的介電常數(shù)εLC小的介電常數(shù)的介質(zhì)材料形成。
另外,由于與具有所述負(fù)的介電各向異性的液晶分子長軸垂直的方向的介電常數(shù)ε⊥,與平行于所述分子軸的方向的介電常數(shù)ε||滿足ε||<ε⊥的關(guān)系,所以在該實(shí)施例中,由具有比垂直于所述液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)ε⊥小的介電常數(shù)的介質(zhì)材料來形成所述電介質(zhì)膜18。
并且,在該實(shí)施例中,由具有比垂直于所述液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)ε⊥小、比平行于所述液晶的分子長軸的方向的介電常數(shù)大的介電常數(shù)的介質(zhì)材料來形成所述電介質(zhì)膜18。
即,所述電介質(zhì)膜18的介電常數(shù)εF與垂直于所述液晶分子軸的方向和平行于液晶分子軸的方向的介電常數(shù)ε、ε||滿足ε||<εF<ε⊥的關(guān)系。
所述液晶層20的液晶分子20a利用分別設(shè)置在所述一對基板1、2內(nèi)表面的垂直取向膜14、19的垂直取向性,取向成使分子軸朝向?qū)嵸|(zhì)上垂直于基板1、2面的方向的垂直取向狀態(tài)。
另外,所述TFT基板1雖未圖示,但在其行方向的一端與列方向的一端,分別具有向所述相對基板2的外方突出的伸出部,在該行方向的伸出部中,排列形成多個(gè)柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)連接端子,在列方向的伸出部中,排列形成多個(gè)數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動(dòng)連接端子。
另外,所述多個(gè)柵極布線10被導(dǎo)出到所述行方向的伸出部,分別連接于所述多個(gè)柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)連接端子,所述多個(gè)數(shù)據(jù)布線11被導(dǎo)出到所述列方向的伸出部,分別連接于所述多個(gè)數(shù)據(jù)側(cè)驅(qū)動(dòng)連接端子,所述輔助電極連接布線被導(dǎo)出到所述行方向與列方向的伸出部的一方或兩方,與該伸出部的多個(gè)驅(qū)動(dòng)連接端子中、提供預(yù)定電位的電壓端子連接。
并且,在所述TFT基板1的內(nèi)表面中設(shè)置相對電極連接布線,該相對電極連接布線從由所述密封件形成的基板接合部的角部附近導(dǎo)出到所述行方向與列方向的伸出部的一方或兩方,與所述驅(qū)動(dòng)連接端子中的所述電壓端子連接。設(shè)置在所述相對基板2的內(nèi)表面中的相對電極15在所述基板接合部與被所述相對電極連接布線連接,經(jīng)該相對電極連接布線與所述電壓端子連接。
另外,在所述一對基板1、2的外表面中,將偏光板21、22配置成分別使其透過軸朝向預(yù)定方向。另外,在本實(shí)施例中,使各自的透過軸實(shí)質(zhì)上彼此正交地配置所述偏光板21、22,在液晶顯示器件中進(jìn)行正常黑色模式(normally black mode)的顯示。
該液晶顯示器件通過對多個(gè)象素的每個(gè),向所述象素電極3與相對電極15之間施加對應(yīng)于需顯示的圖像數(shù)據(jù)的電壓即信號電壓,使液晶分子20a從垂直取向狀態(tài)歪斜取向,顯示圖像。
圖4和圖5是表示所述液晶顯示器件的一個(gè)象素區(qū)域中的液晶分子20a的歪斜取向狀態(tài)的平面圖和截面圖,所述液晶分子20a對每個(gè)象素,通過施加所述信號電壓,從象素的周緣部向中心部歪斜地取向。
此時(shí),該液晶顯示器件在所述相對基板2的相對電極15上,分別對應(yīng)于多個(gè)象素的中心部,設(shè)置具有與向所述一對基板1、2的電極3、15間施加電壓時(shí)的液晶層20層厚方向的介電常數(shù)εLC不同的介電常數(shù)εF的電介質(zhì)膜18,所以通過向所述電極3、15間施加信號電壓產(chǎn)生于這些電極3、15間的液晶層中的電場與沒有所述電介質(zhì)膜18的區(qū)域相比,與所述電介質(zhì)膜18的象素中心部對應(yīng)于的區(qū)域弱,所述液晶層的電場強(qiáng)度分布在所述圖5中由虛線所示的等電位線來表示,液晶分子由于其長軸與等電位線平行地排列,所以各象素的液晶分子20a取向成從所述象素的周緣部向象素中心部歪斜。
即,該液晶顯示器件由于在所述相對電極15上設(shè)置所述電介質(zhì)膜18,所以當(dāng)設(shè)由所述液晶層20構(gòu)成的電容(下面稱為液晶層電容)為CLC、由所述電介質(zhì)膜18構(gòu)成的電容(下面稱為電介質(zhì)電容)為CF時(shí),各象素與所述電介質(zhì)膜18的中心部對應(yīng)如圖6所示,等效地表示為所述電介質(zhì)電容CF與液晶電容CLC的串聯(lián)電路。
這里,若設(shè)施加于所述電極3、15間的信號電壓為V、施加所述信號電壓V時(shí)的所述電介質(zhì)電容CF與液晶電容各自的兩端間電壓為VF、VCL時(shí),所述電介質(zhì)電容CF的兩端間電壓VF與所述液晶電容CLC的兩端間電壓VCL由下式表示。
VF=CLC/(CF+CLC)·VVLC=CF/(CF+CLC)·V并且,若設(shè)所述液晶層20的層厚(無電介質(zhì)膜18部分的層厚)為d、所述電介質(zhì)膜18的膜厚為t、施加于象素電極3與相對電極15之間的寫入電壓為V、施加所述寫入電壓V時(shí)的所述電介質(zhì)電容CF與液晶電容CLC各自的兩端間電壓為VF、VCL,則所述電介質(zhì)電容CF的兩端間電壓VF與所述液晶電容CLC的兩端間電壓VCL由下式表示。
VF={εLC/(d-t)}/{(εF/t)+[εLC/(d-t)]}·VVLC={εF/t}/{(εF/t)+[εLC/(d-t)]}·V這樣,施加于電極3、15間的與所述電介質(zhì)膜18對應(yīng)的象素中心部區(qū)域的液晶層上的電壓變低。
另外,就一個(gè)象素的液晶層中的存在所述電介質(zhì)膜的區(qū)域與不存在所述電介質(zhì)膜的區(qū)域而言,對應(yīng)于距各個(gè)電極表面的距離的電位如圖7所示,存在所述電介質(zhì)膜的區(qū)域的液晶層中的電位梯度變小。因此,就一個(gè)象素而言,基于施加于液晶層上的電壓的電位分布顯示如所述圖5的等電位線。
因此,就該液晶顯示器件的一個(gè)象素而言,通過施加所述信號電壓而在所述電極3、15間產(chǎn)生的電場顯示在對應(yīng)于所述電介質(zhì)膜18的象素中心部的區(qū)域中、各等電位面的間隔在象素中心部變寬的電位分布。即,在對應(yīng)于所述電介質(zhì)膜18的象素中心部的區(qū)域中,存在具有向所述電介質(zhì)膜18上升的峰值的圖5中虛線所示的等電位面。因此,各象素的液晶分子20a朝著沿所述等電位面的方向向分子長軸排列,取向成向?qū)?yīng)于所述電介質(zhì)膜18的象素中心部歪斜。
另外,當(dāng)向所述電極3、15間施加電壓時(shí),由于象素中心部(存在電介質(zhì)膜的區(qū)域)的液晶分子20a的歪斜比其周圍部(不存在電介質(zhì)膜的區(qū)域)的液晶分子20a的歪斜少,所以就各象素而言,液晶分子20a從所述周邊部開始歪斜,中心部的液晶分子因取向成從其周邊歪斜的液晶分子的相互力,以實(shí)質(zhì)上垂直或接近垂直于基板1、2面的角度取向。
因此,根據(jù)該液晶顯示器件,可使各象素的液晶分子通過施加信號電壓而從象素周緣部向象素中心部有規(guī)則地歪斜取向,可顯示無不均的良好圖像。
另外,由于該液晶顯示器件利用具有比向所述電極3、15間施加電壓時(shí)的液晶層20的厚層方向的介電常數(shù)εLC小的介電常數(shù)的介質(zhì)材料形成所述電介質(zhì)膜18,在具有這種介電常數(shù)的介質(zhì)材料中存在多個(gè)種類,所以可容易地選擇用于形成所述電介質(zhì)膜18的介質(zhì)材料。
另外,在本實(shí)施例中,由于利用具有比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)ε⊥小的介電常數(shù)的介質(zhì)材料形成所述電介質(zhì)膜18,所以各象素的液晶分子20a從所述象素的周緣部向所述象素中心部有規(guī)則地歪斜取向,可顯示良好的圖像。
并且,在本實(shí)施例中,由于利用具有比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)ε⊥小、比平行于所述液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)ε||大的介電常數(shù)的介質(zhì)材料來形成所述電介質(zhì)膜18,所以可使各象素的液晶分子20a進(jìn)一步有規(guī)則地歪斜取向,可顯示更好的圖像。
另外,在上述實(shí)施例中,將所述電介質(zhì)膜18形成方形的點(diǎn)狀,但該電介質(zhì)膜18不限于方形,也可形成圓形的點(diǎn)狀、或沿一個(gè)方向的直線狀或環(huán)狀。
圖8-圖12表示本發(fā)明的第2實(shí)施例。圖8是液晶顯示器件的一方基板的一個(gè)象素部的平面圖,圖9和圖10是沿圖1的IX-IX線和X-X線的液晶顯示器件的截面圖。
該液晶顯示器件的特征在于,對每個(gè)象素,在該象素的實(shí)質(zhì)中心部形成電介質(zhì)膜,在該電介質(zhì)膜上設(shè)置電極,在該電極上設(shè)置垂直取向膜,由此來形成凸部,其它構(gòu)造與所述第1實(shí)施例相同,所以向相同部件附加相同符號,并省略說明。
該第2實(shí)施例的液晶顯示器件如圖8-圖10所示,由如下部件構(gòu)成TFT基板1與相對基板2;分別設(shè)置在所述TFT基板1與相對基板2的彼此相對內(nèi)表面中的象素電極3與相對電極15;覆蓋分別形成于這些基板內(nèi)表面中的象素電極3與相對電極15來設(shè)置的垂直取向膜14、15;和封入所述一對基板1、2間的間隙中、具有負(fù)的介電各向異性之液晶層20。
在該相對基板2的內(nèi)表面,設(shè)置分別對應(yīng)于所述多個(gè)象素中心部的多個(gè)透明凸部118,這些凸部118形成為直徑向該突出端變小的截頭圓錐(圓錐臺(tái);truncated cone)狀。
該多個(gè)凸部118由電介質(zhì)膜例如感光性樹脂等構(gòu)成,形成于在所述相對基板2的內(nèi)表面中形成的濾色鏡17R、17G、17B上面。相對電極15還覆蓋所述凸部118而形成于所述凸部118上的突起表面中。
另外,所述相對基板2的內(nèi)表面之垂直取向膜19在所述相對電極15上面覆蓋所述凸部118上的局部來形成。
所述液晶層20的液晶分子20a利用分別設(shè)置在所述TFT基板1與相對基板2的內(nèi)表面中的垂直取向膜14、19的垂直取向性,在對應(yīng)于所述凸部118的部分之外的區(qū)域中,取向成分子長軸朝向?qū)嵸|(zhì)上垂直于所述TFT基板1與相對基板2的表面的方向的垂直取向狀態(tài),在對應(yīng)于所述凸部118的部分中,所述凸部118附近的液晶分子20a使分子長軸朝向?qū)嵸|(zhì)垂直于所述凸部118表面(截頭圓錐表面的端面及周面)的方向取向,TFT基板1附近的液晶分子20a取向成分子長軸朝向?qū)嵸|(zhì)垂直于TFT基板1與相對基板2的表面的方向的狀態(tài)。
該液晶顯示器件對于多個(gè)象素的每個(gè),通過向所述象素電極3與相對電極15之間施加信號電壓,使液晶分子20a從垂直取向狀態(tài)歪斜取向來顯示圖像。
圖11和圖12分別是在所述液晶顯示器件的一個(gè)象素的液晶分子20a的歪斜取向狀態(tài)的截面圖和平面圖,所述液晶分子20a對于每個(gè)象素,通過施加所述信號電壓,如圖11所示,取向成從象素的周緣部向中心部排列成旋渦狀歪斜,在象素的中心部實(shí)質(zhì)垂直于所述凸部118的表面。
本實(shí)施例的液晶顯示器件在所述相對基板2的內(nèi)表面,分別對應(yīng)于多個(gè)象素的中心部來設(shè)置凸部118,使所述凸部118附近的液晶分子20a取向成分子長軸朝向?qū)嵸|(zhì)上垂直于所述凸部118表面的方向的狀態(tài)。由此,使所述凸部118周邊部分的液晶分子20a取向成向象素的中心傾斜歪斜,利用該傾斜取向的液晶分子與其附近的液晶分子之間作用的分子間力,可將各象素的液晶分子20a因施加信號電壓而歪斜的歪斜方向規(guī)定成從象素的周緣部向所述象素的中心部歪斜。因此,可使所述各象素的液晶分子20a有規(guī)則地歪斜取向,顯示無不均的良好圖像。
并且,該液晶顯示器件由于覆蓋所述凸部118來形成所述相對基板2的相對電極15,所以所述信號電壓的電荷不會(huì)附在所述凸部118上使其帶電,因此,也不會(huì)產(chǎn)生顯示的燒結(jié)現(xiàn)象。
即,在該液晶顯示器件中,因?yàn)楦采w所述凸部118來形成所述相對電極15,所以可不會(huì)使電荷附在所述凸部118上使其帶電,因此,可防止顯示的燒結(jié)現(xiàn)象。
圖13和圖14表示本發(fā)明的第3實(shí)施例,圖13是液晶顯示器件的一個(gè)象素部的截面圖。
另外,就本實(shí)施例的液晶顯示器件而言,圖中向?qū)?yīng)于上述第1和第2實(shí)施例的液晶顯示器件的部件標(biāo)注相同符號,并省略對相同部件的說明。
本實(shí)施例的液晶顯示器件在相對基板2的內(nèi)表面,設(shè)置分別對應(yīng)于多個(gè)象素中心部的多個(gè)透明凸部118,覆蓋所述凸部118來形成該相對基板2的內(nèi)表面的相對電極15,并且,在TFT基板1的內(nèi)表面,分別對應(yīng)于設(shè)置在所述相對基板2的內(nèi)表面中的所述多個(gè)凸部118,設(shè)置多個(gè)凹部218,其它構(gòu)成與第1和第2實(shí)施例的液晶顯示器件相同。
在本實(shí)施例中,所述相對基板2的多個(gè)凸部118與上述第2實(shí)施例一樣,由電介質(zhì)膜構(gòu)成,形成為截頭圓錐狀。所述TFT基板1的多個(gè)凹部218為與所述截頭圓錐狀凸部118同心的圓形,并且形成為使周面向著直徑從凹部218的底面?zhèn)认蜷_放面?zhèn)茸兇蟮姆较騼A斜的形狀。
所述多個(gè)凹部218如下形成,在設(shè)置于所述TFT基板1的基板面中的柵極絕緣膜6中,穿設(shè)直徑比所述凸部118大的圓形孔,將多個(gè)象素電極3形成為在所述柵極絕緣膜6上、對應(yīng)于所述圓形孔的部分沿所述圓形孔的周面和露出于圓形孔內(nèi)的基板面凹入的形狀。該TFT基板1內(nèi)表面的垂直取向膜14覆蓋所述凹部218上面來形成。
另外,在本實(shí)施例中,通過在所述柵極絕緣膜6中形成垂直的圓形孔,并將所述象素電極3的對應(yīng)于所述圓形孔周面的部分形成為使膜厚從基板面?zhèn)认驏艠O絕緣膜6的膜面?zhèn)茸儽?,從而形成使周面傾斜的凹部218,但該凹部218也可通過在所述柵極絕緣膜6中設(shè)置錐孔,在其周面中將所述象素電極3形成大致相同膜厚來形成。
另外,封入一對基板1、2間的液晶層20的液晶分子20a取向成如下狀態(tài),即利用分別設(shè)置在所述一對基板1、2內(nèi)表面中的垂直取向膜14、19的垂直取向性,在對應(yīng)于所述凸部118和凹部218的部分之外的區(qū)域中,使分子長軸朝向?qū)嵸|(zhì)上垂直于基板1、2面的方向取向,在對應(yīng)于所述凸部118和凹部218的部分,相對基板2的所述凸部118附近的液晶分子20a使分子長軸實(shí)質(zhì)上垂直于所述凸部118的表面(截頭圓錐面的端面和周面)的方向而取向,TFT基板1的所述凹部218附近的液晶分子20a使分子長軸朝向?qū)嵸|(zhì)上垂直于所述凹部218的表面(凹入面的底面和周面)來取向。
圖14是表示本實(shí)施例的液晶顯示器件的一個(gè)象素部的液晶分子20a的歪斜取向狀態(tài)的截面圖,所述液晶分子20a對每個(gè)象素,取向成通過向象素電極3與相對電極15之間施加信號電壓,如圖14所示,從象素的周緣部向中心部排列成旋渦狀歪斜,在象素的中心部,實(shí)質(zhì)上垂直于所述凸部118面和凹部218面。
該實(shí)施例的液晶顯示器件通過在所述相對基板2的內(nèi)表面,分別對應(yīng)于多個(gè)象素的中心部來設(shè)置凸部118,在所述TFT基板1的內(nèi)表面,對應(yīng)于所述凸部118來設(shè)置凹部218,使所述凸部118附近的液晶分子20a取向成使分子長軸朝向?qū)嵸|(zhì)上垂直于所述凸部118面的方向的狀態(tài),使所述凹部218附近的液晶分子20a取向成使分子長軸朝向?qū)嵸|(zhì)上垂直于所述凹部218面的方向的狀態(tài)。由此,使所述凸部118的周邊部分的液晶分子取向成朝向所述象素的中心傾斜歪斜,并且使接近所述凹部218內(nèi)側(cè)面的液晶分子取向成朝向所述象素的中心傾斜歪斜。作為結(jié)果,可規(guī)定成利用這些傾斜取向的液晶分子與其附近的液晶分子之間作用的分子間力,使各象素的液晶分子20a通過施加信號電壓而歪斜的歪斜方向從象素的周緣部向所述象素的中心部歪斜。因此,可進(jìn)一步確實(shí)地有規(guī)則地使所述各象素的液晶分子20a歪斜取向,顯示更好的圖像。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器件,其特征在于,具備以預(yù)定間隙相對配置的一對基板;電極,分別設(shè)置在所述一對基板彼此相對的內(nèi)表面,利用彼此相對的區(qū)域來形成排列成矩陣狀的多個(gè)象素;電介質(zhì)膜,分別與所述一對基板中一方基板的對應(yīng)于所述多個(gè)象素的區(qū)域的實(shí)質(zhì)中心部對應(yīng)地設(shè)置;垂直取向膜,分別覆蓋所述電極和電介質(zhì)膜,并設(shè)置在所述一對基板內(nèi)表面中;和液晶層,封入于所述一對基板間的間隙中,具有負(fù)介電各向異性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器件,其特征在于所述電介質(zhì)膜在形成于一方基板中的電極上的各象素上,形成于其實(shí)質(zhì)的中央,具有與向所述一對基板的電極間施加電壓時(shí)的所述液晶層層厚方向的介電常數(shù)不同的介電常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器件,其特征在于所述電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比向電極間施加電壓時(shí)的液晶層層厚方向的介電常數(shù)小的介質(zhì)材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器件,其特征在于電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)小的介質(zhì)材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器件,其特征在于電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)小、且比平行于所述液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)大的介質(zhì)材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示器件,其特征在于在與所述一方基板相對的另一方基板的設(shè)有所述電極的面中,還設(shè)有至少沿所述象素區(qū)域的周緣形成的輔助電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件,其特征在于所述輔助電極被設(shè)定為電位比形成于所述另一方基板中的電極低。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示器件,其特征在于所述輔助電極配置成使其局部與形成于所述另一方基板中的電極的周邊部分重疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示器件,其特征在于所述電介質(zhì)膜在各象素的每個(gè)上形成于該象素的實(shí)質(zhì)中央,利用形成于該電介質(zhì)膜上的電極、和形成于該電極上的垂直取向膜,形成凸部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示器件,其特征在于在與形成所述凸部的一方基板相對的另一方基板的內(nèi)表面,分別與設(shè)置在所述一方基板的內(nèi)表面中的多個(gè)凸部對應(yīng)地設(shè)置多個(gè)凹部。
11.一種液晶顯示器件,其特征在于,具備第1基板,設(shè)置至少一個(gè)第1電極;第2基板,與所述第1基板間隔預(yù)定間隔彼此相對配置,利用與所述第1電極相對的區(qū)域分別形成象素,并設(shè)置用于使這些多個(gè)象素排列成矩陣狀的至少一個(gè)第2電極;輔助電極,在所述第2基板的設(shè)有所述第2電極的面中,至少沿所述象素區(qū)域的周緣形成;電介質(zhì)膜,分別與所述第1基板的對應(yīng)于所述多個(gè)象素的區(qū)域的實(shí)質(zhì)中心部對應(yīng)地設(shè)置,介電常數(shù)與向所述第1、第2電極間施加電壓時(shí)的所述液晶層層厚方向的介電常數(shù)不同;垂直取向膜,分別覆蓋所述第1、第2電極和所述電介質(zhì)膜,并設(shè)置在所述第1、第2基板的彼此相對的內(nèi)表面中;和液晶層,封入于所述第1、第2基板間,具有負(fù)介電各向異性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示器件,其特征在于所述電介質(zhì)膜形成于設(shè)置在所述第1基板熵的第1電極上,在其上形成有所述取向膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示器件,其特征在于所述電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比向電極間施加電壓時(shí)的液晶層層厚方向的介電常數(shù)小的介質(zhì)材料形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示器件,其特征在于所述電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)小的介質(zhì)材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示器件,其特征在于所述電介質(zhì)膜由介電常數(shù)比垂直于液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)小、且比平行于所述液晶分子長軸的方向的介電常數(shù)大的介質(zhì)材料形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示器件,其特征在于在所述第2電極周緣的實(shí)質(zhì)上整個(gè)周緣,形成有所述輔助電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示器件,其特征在于在所述第2基板中,還設(shè)置分別連接于所述第2電極、向該第2電極供電壓的有源元件,所述輔助電極由使局部與形成于所述第2基板中的第2電極的周邊部分重疊配置、在與所述第2電極間形成補(bǔ)償電容的補(bǔ)償電容電極構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液晶顯示器件,其特征在于,將所述補(bǔ)償輔助電極設(shè)定為與所述第1電極同電位。
19.一種液晶顯示器件,其特征在于,具備第1基板,設(shè)置至少一個(gè)第1電極;第2基板,與所述第1基板間隔預(yù)定間隔彼此相對配置,利用與所述第1電極相對的區(qū)域分別形成象素,并設(shè)有用于使這些多個(gè)象素排列成矩陣狀的至少一個(gè)第2電極;輔助電極,在所述第2基板的設(shè)有所述第2電極的面中,至少沿所述象素區(qū)域的周緣形成;電介質(zhì)膜,分別與所述第1基板的對應(yīng)于所述多個(gè)象素的區(qū)域的實(shí)質(zhì)中心部對應(yīng),形成于所述第1電極與所述第1基板之間,在所述第1電極的表面形成凸部;垂直取向膜,分別覆蓋所述第1、第2電極,并設(shè)置在所述第1、第2基板的彼此相對的內(nèi)表面中;和液晶層,封入于所述第1、第2基板間,具有負(fù)介電各向異性。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的液晶顯示器件,其特征在于在與形成有所述凸部的第1基板相對的第2基板的、分別對應(yīng)于所述凸部的位置,設(shè)有凹部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種垂直取向型液晶顯示器件。垂直取向型液晶顯示器件包括形成有第1電極的第1基板;第2基板,形成有與第1電極相對的第2電極,與所述第1電極相對配置;分別設(shè)置在所述第1、第2基板的相對的內(nèi)表面中的取向膜;和封入于所述第1、第2基板間、具有負(fù)的介電各向異性的液晶層。在所述第2電極上,在對應(yīng)于多個(gè)象素各自的中心部的位置,設(shè)有介電常數(shù)與向所述第1、第2電極間施加電壓時(shí)的液晶層層厚方向的介電常數(shù)不同的電介質(zhì)膜。
文檔編號G02F1/1337GK1782793SQ200510129058
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者山口稔, 水迫亮太, 西野利晴 申請人:卡西歐計(jì)算機(jī)株式會(huì)社
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