CN100485473C - 液晶显示装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供高画质化、宽视角化的垂直取向模式的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置(100)为：具备对向配置的一对基板(10、25)间挟持有初始状态呈垂直取向的液晶层(50)，在构成1个显示单位的点区域内，设置包括从上述基板(10)的内面向上述液晶层(50)突出形成的电介质突起(18)的多个取向控制构造物，在设上述电介质突起(18)的介电系数为εt1，构成上述液晶层(50)的液晶分子的长轴方向介电系数为ε∥，短轴方向介电系数为ε⊥时，上述介电系数εt1＞ε∥＞ε⊥具有ε⊥＞ε∥＞εt1的关系，在与设有该电介质突起(18)的基板相反侧的基板(25)上设置作为与上述电介质突起(18)相邻的上述取向控制构造物的边沿部分(31a)。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示装置和电子设备。
背景技术
近些年来，具备垂直取向的液晶模式的液晶显示装置已实用化。在该种的液晶显示装置中，必须正确地控制在电压施加时对于基板垂直取向的液晶的倾倒方向，人们已实现了在电极上设置以进行该取向控制为目的的由缝隙(切缺部分)或电介质突起构成的取向控制构造物的技术(参看专利文献1)。此外，还进行了对上述电介质突起的配置条件的研究(参看非专利文献1)。
[专利文献1]特许第2947350号公报
[非专利文献1]A Super-High Image QuaLity MuLti-Domain VerticalAlignment LCD by New Rubbing-Less Technology，SID 1998 DIGEST41.1.
如上述现有技术所示，设置取向控制构造，然后再正确地设定其配置条件等，对于垂直取向模式的液晶显示装置的高画质化是有效的。但是，在本发明人对以垂直取向模式的液晶显示装置的进一步高画质化、宽视角化为目的反复进行研究后得知，在作为上述取向控制构造物设置电介质突起的情况下，必须根据液晶的特性设置具备合适的特性的电介质突起。就是说，在未能进行所述的最适化的情况下在借助于电介质突起进行垂直取向液晶的取向控制的现有的液晶显示装置中，却存在着反而会使画质降低的可能。
发明内容
本发明就是要提供解决该问题的手段，目的在于提供实现了高画质化、宽视角化的垂直取向模式的液晶显示装置。
本发明，为了解决上述课题，是一种在对向面上具有电极的一对基板间挟持有初始状态呈现垂直取向的液晶层的液晶显示装置，其特征在于：在构成1个显示单位的点区域内，在上述一对基板的一方的基板上，在上述电极上形成向上述液晶层一侧突出出来的电介质突起，在上述一对基板的另一方的基板的对向面一侧上与上述电介质突起在平面方向上相邻的位置上设置取向控制构造物，在设上述电介质突起的介电系数为εt1，构成上述液晶层的液晶分子的长轴方向的介电系数为ε∥，短轴方向的介电系数为ε⊥时，具有ε⊥>ε∥>εt1的关系。倘采用该构成，则在具有作为垂直取向液晶的取向控制构造物的电介质突起的液晶显示装置中，在电介质突起的介电系数小于液晶分子的长轴方向的介电系数的情况下，就可以良好地进行点区域内的液晶的取向控制，就可以得到宽视角、高辉度的显示。
此外，本发明，是一种在对向面上具有电极的一对基板间挟持有初始状态呈现垂直取向的液晶层的液晶显示装置，其特征在于：在构成1个显示单位的点区域内，在上述一对基板的一方的基板上，具备从该基板的上述电极上边向上述液晶层突出出来形成的电介质突起，和与该电介质突起相邻地配置的取向控制构造物，在设上述电介质突起的介电系数为εt1，设构成上述液晶层的液晶分子的长轴方向的介电系数为ε∥，短轴方向的介电系数为ε⊥时，具有εt1>ε∥的关系。倘采用该构成，则在具备作为垂直取向液晶的取向控制构造物的电介质突起的液晶显示装置中，在电介质突起的介电系数大于液晶分子的长轴方向的介电系数的情况下，就可以良好地进行点区域内的液晶的取向控制，就可以得到宽视角、高辉度的显示。此外，在本构成中，由于可以形成在仅仅一方的基板上设置取向控制构造物的结构，故制造的容易性增高，可以期待制造成品率的提高。
因此，倘采用上述的各个构成，则在具有电介质突起做垂直取向液晶的取向控制构造物的液晶显示装置中，就可以正确地控制因电介质突起介电系数而不相同的液晶分子的电压施加时的举动，因而可以提供可以得到高辉度的显示的液晶显示装置。
在本发明的液晶显示装置中，可以做成为与上述电介质突起相邻取向控制构造物，是在上述点区域内设置的电极上形成的开口缝隙或上述电极的边沿部分的结构。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以具有这样的结构：在与上述电介质突起相邻的取向控制构造物是另外的电介质突起，在设该另外的电介质突起的介电系数为εt2时，对于上述液晶分子的介电系数ε∥，具有ε∥>εt2的关系。
在具备先前的结构的本发明的液晶显示装置中，作为与电介质突起相邻的取向控制构造物，可以应用借助于在电极的边沿上产生的斜向电场进行电压施加时的液晶分子的取向控制的构造物，和采用在液晶层中设置介电系数不同的突起物的办法使电场畸变以进行取向控制的构造物中的任何一种构造物。
在本发明的液晶显示装置中，理想的是与上述电介质突起相邻的取向控制构造物，具有在上述点区域内设置的电极上形成的开口缝隙，和在该开口缝隙的内侧设置的介电系数εt2具有ε∥>εt2的关系的另外的电介质突起。倘采用该构成，由于要设置借助于在开口缝隙的周边产生的斜向电场和由电介质突起而产生的电场畸变进行液晶分子的取向控制的取向控制构造物，故从取向控制构造物离开距离的位置的液晶分子也可以良好地进行取向控制，形成在响应速度或开口率的提高方面有利的结构。
此外，本发明，提供一种液晶显示装置，这是一种在对向面上具有电极的一对基板间挟持有初始状态呈现垂直取向的液晶层的液晶显示装置，其特征在于：在构成1个显示单位的点区域内，在上述一对基板的一方的基板上，在上述电极上边形成向上述液晶层一侧突出出来的第1电介质突起，在上述一对基板的另一方的基板上，与上述第1电介质突起在平面方向上邻接的位置上在上述电极上形成第2电介质突起。在设上述第1电介质突起的介电系数为εt1，上述第2电介质突起的介电系数为εt2，设构成上述液晶层的液晶分子的长轴方向的介电系数为ε∥，短轴方向的介电系数为ε⊥时，具有εt1>ε和εt2>ε∥的关系。通常，在点区域上设置且构成取向控制构造物的电介质突起自然可用同一材质形成，但是，也可以是借助于彼此具有不同的介电系数的电介质突起进行取向控制的结构。因此，在相邻地设置具有这样的不同的介电系数的电介质突起的情况下，理想的是像本构成那样，在不同的基板上分别设置电介质突起。采用如此的结构，就可以得到高画质、宽视角的显示。
在本发明的液晶显示装置中，可以构成为在上述点区域内设置有进行反射显示的反射显示区域和进行透射显示的透射显示区域的结构。倘采用该结构，可以提供可进行高画质的透射/反射显示的半透射反射型的液晶显示装置。
其次，本发明还将提供特征在于具备先前所说的本发明的液晶显示装置的电子设备。倘采用本发明，则可以提供具有宽视角、高辉度的显示部分的电子设备。
附图说明
图1的剖面构成地图示出了本发明的液晶显示装置的基本构成。
图2的剖面构成地图示出了本发明的液晶显示装置的基本构成。
图3示出了实施形态的模拟结果。
图4示出了实施形态的模拟结果。
图5示出了实施形态的模拟结果。
图6示出了实施形态的模拟结果。
图7示出了实施形态的模拟结果。
图8示出了实施形态的模拟结果。
图9示出了实施形态的模拟结果。
图10示出了实施形态的模拟结果。
图11的说明图举例示出了可以应用本发明的液晶显示装置。
图12是构成例的液晶显示装置的立体结构。
图13的第1构成例的液晶显示装置的剖面构成图。
图14是同上构成例的液晶显示装置的1个像素区域的平面构成图。
图15是第2构成例的液晶显示装置的剖面构成图。
图16是同上构成例的液晶显示装置的1个像素区域的平面构成图。
图17的斜视构成地图示出了电子设备的一个例子。
具体实施方式
以下，边参看图边说明本发明的实施形态。另外，在以下要参看的各个图中，为便于看图，使各个部分的大小或厚度都适当地不同。图1和图2的剖面构成图，分别示出了本发明的实施形态1、实施形态2的液晶显示装置的主要部分(基本构成的一部分)。
图1所示的实施形态1的液晶显示装置100，具备在对向配置的第1基板25与第2基板10之间挟持着由介电各向异性为负的液晶构成的液晶层50的结构。在第2基板10的内面一侧(液晶层一侧)上按照第2电极9、电介质突起18和把这些第2电极9和电介质突起18覆盖起来的垂直取向膜23的顺序形成。在第1基板25的内面一侧上，则按照第1电极31、垂直取向膜33的顺序形成。在构成1个显示单位的点区域内，第1电极31被形成得比第2电极9更窄，在第2电极9的上方平面地配置有图示左右方向(Y方向/第1基板25的平面方向)的第1电极31的边沿部分(边沿部分·切缺部分)31a、31a。就是说，在1个点区域内，形成了把电介质突起18配置于在不同的基板上形成的第1电极31的边沿部分31a和边沿部分31a之间的位置关系(电介质突起18与第1电极31的边沿部分31a、31a被配置成平面不重叠互相不同地邻接的关系)。
另一方面，图2所示的实施形态2的液晶显示装置200，虽然基本构成与实施形态1的液晶显示装置是同样的，但是。在第1基板25的第1电极31上边设置电介质突起18这一点却不相同。就是说，变成了在1个点区域中在同一基板上形成的第1电极31的边沿部分31a与边沿部分31a之间配置电介质突起18的位置关系(相邻而且交互地配置电介质突起18和第1电极31的边沿部分31a、31a的位置关系)。
另外，所谓点区域，就是构成1个显示单位的区域，例如，一般地说由在一方的基板上形成的1个像素电极和在与之对向的另一方的基板上形成的对向电极构成。
在这样的构成的基础上，这些液晶显示装置100、200中，构成液晶层50的液晶分子51，在尚未给上述两个电极9、31施加电压的状态(非选择状态，初始取向状态)下，如下动作：由垂直取向膜23、33的取向限制力在对于基板10、25垂直方向上取向，当给两个电极间施加上电压(变成为选择状态)时，就朝向基板10、25的面方向倾倒。
此外，液晶显示装置100、200，作为用来控制上述电压施加时的液晶分子51的取向方向的取向控制构造物的电介质突起18，同时，还变成为使得即便是借助于形成为比在对向的基板上设置的电极更窄的电极的边沿部分(边沿部分·切缺部分)31a中产生的电场的畸变也可以控制液晶分子51的取向。此外，这些第1、第2实施形态的液晶显示装置，在设置在1个点区域的大体上中央部分上的电介质突起18的介电系数(εt1)和液晶分子51的介电系数(ε∥、ε⊥)之间关系中彼此不同，归因于该关系的差异，电介质突起18和相邻的取向控制构造物(边沿部分31a、31a)之间的配置关系也不同。在这里，液晶分子的介电系数ε∥，是液晶分子的长轴方向(图示X方向)的介电系数，介电系数ε⊥，是液晶分子的短轴方向(图示Y方向)的介电系数。以下，把ε∥、ε⊥分别叫做长轴方向介电系数和短轴方向介电系数。
首先，在图1所示的实施形态1的液晶显示装置100中，被设置为用来形成液晶取向控制手段的电介质突起18的介电系数εt1比液晶分子51的长轴方向的介电系数ε∥小，即，电介质突起18的介电系数εt1和液晶分子51的介电系数ε∥、ε⊥，具有ε⊥>ε∥>εt1的关系。相对于此，在图2所示的实施形态2的液晶显示装置200中，电介质突起18的介电系数εt1则变成为比液晶分子51的长轴方向介电系数ε∥更大(εt1>ε∥).
此外，上述两个液晶显示装置，在其电介质突起18的配置上也不同。如上所述，本发明的液晶显示装置，是根据电介质突起18的介电系数和液晶分子51的介电系数之间的关系合适地设置电介质突起18与和该电介质突起18相邻的取向控制构造物(电极的边沿部分31a)之间的配置关系的液晶显示装置，借助于此，就可以得到高画质而且宽视角的良好的显示。
以下，参看图3到图10，对与电介质突起18的介电系数εt1和液晶分子51的介电系数ε∥、ε⊥之间的关系对应的液晶分子的举动以及本实施形态的液晶显示装置的作用进行说明。图3到图10的剖面构成图示出了计算电介质突起18的介电系数不同时的液晶分子的举动的模拟结果。
在图3和图4中，示出了在显示设电介质突起的介电系数εt1为1.0，液晶分子的长轴方向的介电系数ε∥为4.0，短轴方向的介电系数ε⊥为9.0的1个点区域内的主要部分(被当作基本构成的一部分)的液晶显示装置中，在两个电极9、31间刚刚施加上了电压后的液晶的状态(图3)和经过了100ms后的液晶的状态(图4)。
另外，在把结果示于图3到图8的模拟中，电极和电介质突起的构成，如图所示，做成为这样的构成：把电介质突起18设置在第2基板10的电极9上边的大体上中央部分上，第1电极31形成得宽度比第2电极9更窄，第1电极31的边沿部分31a、31a，配置在第2电极9的上方。
在图5和图6中，示出了在显示设电介质突起的介电系数εt1为3.5，液晶分子的长轴方向的介电系数ε∥为4.0，短轴方向的介电系数ε⊥为9.0的1个点区域内的主要部分(被当作基本构成的一部分)的液晶显示装置中，在两个电极9、31间刚刚施加上了电压后的液晶的状态(图5)和经过了100ms后的液晶的状态(图6)。
在图7和图8中，示出了在显示设电介质突起的介电系数εt1为5.0，液晶分子的长轴方向的介电系数ε∥为4.0，短轴方向的介电系数ε⊥为9.0的1个点区域内的主要部分(被当作基本构成的一部分)的液晶显示装置中，在两个电极9、31间刚刚施加上了电压后的液晶的状态(图7)和经过了100ms后的液晶的状态(图8)。
如这些图所示，在电介质突起18和液晶分子51具有εt1<ε∥的关系的图3到图6的条件下，液晶分子51从电介质突起18朝向两侧(电极边沿方向)倾倒下去，对称地形成以电介质突起18为边界的2个液晶域。以下，对边沿部分31a和电介质突起18的取向控制作用进行说明。
在没有控制液晶分子的取向的手段的情况下，液晶分子就归因于电压施加而随机地倾倒，在该情况下，在不同的取向状态的液晶域的边界内，就会出现不连续线(向错)而成为余像或辉度下降的原因。此外，由于该向错归因于施加电压而在不同的位置上出现，故点区域内的液晶域的大小就不稳定，此外，由于液晶域分别具有不同的视角特性，故结果就变成为在从斜向方向看的情况下，就会作为不光滑的污垢状的不均匀出现。于是，采用设置液晶分子的取向控制手段的办法，就可以在电压施加时使液晶分子在规定的方向上倾倒取向。
首先，用图3和图4对电介质突起18的作用进行说明。由于在含有电介质突起18的第2电极9的表面上已形成了取向膜23，故如图3所示，在无电压施加时和在刚刚无电压施加后的的液晶分子51就将取向为对于基板面垂直。在这里，当给第1电极31和第2电极9施加上电压后，在液晶层50上就会形成用等电位线52表示的电场，特别是在电介质突起18的周边，就要归因于电介质突起18与液晶分子51的介电系数的不同而产生电场的畸变。此外，当产生了这样的畸变后，结果就变成为对于基板面垂直取向的液晶分子51，对于该电场具有规定角度的预倾斜角。因此，就可以借助于电压施加使液晶分子51取向限制为向电介质突起18的图示左右方向外侧(与电介质突起18的倾斜面增大接触角的方向)倾倒。此外，电介质突起18的周边区域的液晶分子，也以多米诺骨牌倾倒的方式向同一方向倾倒。
其次，对电极的边沿部分31a的作用进行说明。由于在边沿部分31a上也形成将之覆盖起来的取向膜33，故无电压施加时的液晶分子51就取向为对于基板面垂直。在这里，当给第1电极31和第2电极9施加上了电压时，就如可用等位线52所表示的那样，在电极边沿部分31a的周边就会产生斜向电场。由于当从该斜向电场看时，结果变成为无电压施加时的液晶分子51的长轴方向，取向为倾斜规定角度，故就变成为等同于给液晶分子赋予了预倾斜角。因此，就可以借助于电压施加使液晶分子51取向限制为从边沿部分31a向电极中央部分侧倾倒。此外，那些排列在边沿部分31a的内侧(电极中央部分侧)的液晶分子51，也可以以多米诺骨牌倾倒的方式沿着边沿部分31a上的液晶分子的取向方向在同一方向上一个接一个地进行倾倒。
借助于以上的作用，受上述电介质突起18和电极的边沿部分31a取向限制的液晶分子51，就会在电介质突起18与一方的边沿部分31a之间一样地向同一方向倾倒，其结果是，如图4和图6所示，可以形成以电介质突起18为中心的大体上对称的液晶域。因此，以图3到图6的条件同样地构成的图1所示的实施形态的液晶显示装置100可以得到宽视角、高辉度的显示。
相对于此，图7和图8所示的条件，电介质突起18和液晶分子51，在其介电系数方面，具有εt1>ε∥的关系，如图8所示，液晶分子51，在电压施加时将沿着电介质突起18的倾斜面的方向(朝向电介质突起18的顶端顶部的方向，使与电介质突起18的倾斜面的接触角减小的方向)倾倒，电介质突起18的周边的液晶分子51，也朝向电介质突起18侧倾倒。另一方面，在第1电极31的边沿部分31a处，与先前的图3到图6的条件同样，液晶分子51朝向第1电极31的中央部分地倾倒。如上所述，液晶分子51在电介质突起18和边沿部分31a之间在相反的方向上倾倒的结果，在电介质突起18与第1电极31的边沿部分31a之间的中间地点处，液晶分子51就不倾倒，产生了向错。
如上所述，当电介质突起18的介电系数εt1的值对液晶分子51的介电系数ε∥不同时，结果就变成为电压施加时的液晶分子51的举动不同，在从图3到图6所示的εt1<ε∥的条件下虽然可以在宽的视角范围内得到高辉度的显示，但是，在图7、8所示的εt1>ε∥的条件下，显示品质就会因在点区域内产生了向错而降低。在上述各个条件间之所以会产生液晶分子的举动的差异，这是因为归因于电介质突起18与液晶之间的介电系数的差异而使得在液晶层50内产生的电场的畸变的形状不同的缘故。即，这是因为在图4和图6的条件下，由于在两图中所示的等电位线52的形状在电介质突起18的图的上方产生了向上侧凸起的电场的畸变，在图8所示的条件下，与此相反产生了向下侧凸起的电场的畸变，为此，结果就变成为液晶分子51的倾倒方向不同。在液晶层51内产生的液晶域也变成为不同的液晶域的缘故。
如上所述，在图7和图8所示的条件(εt1>ε∥)的情况下，就不可能得到良好的显示。于是，本发明人，对即便是在图7和图8所示的条件下也可以得到良好的显示而对液晶显示装置的构成反复进行研究的结果，发现只要像图2所示的构成那样在具有另外的取向控制构造物(第1电极31的边沿部分31a)的第1基板25一侧设置电介质突起18，即便是在使用对于液晶分子的介电系数ε∥具有比较高的介电系数的电介质突起18的情况下，也可以得到良好的显示。
图9和图10是用做成为与图2所示的液晶显示装置200同样的构成的、在第1基板25的电极31上边配置有电介质突起18的液晶显示装置进行的模拟的结果。电介质突起18的介电系数εt1为5.0，液晶分子51的长轴方向的介电系数ε∥为4.0，短轴方向的介电系数ε⊥为9.0.
如图10所示，倘采用图2所示的构成，则就可以在液晶层50中在电压施加时以电介质突起18为中心的对称的液晶域，即便是在εt1>ε∥的条件下，也可形成宽视角而且高辉度的显示的液晶显示装置。
此外，本发明人，还对电介质突起18的介电系数εt1不同的情况下的液晶显示装置的响应速度进行了研究。其结果是得知：在图3、4的条件(εt1＝1.0)的液晶显示装置的情况下，与图5、6的条件(εt1＝3.5)的液晶显示装置比，在中间色调区域上可以实现5ms左右的响应速度的提高。就如比较一下图4和图6的等电位线52的分布就会明白的那样，这被认为是起因于电介质突起18的电场的畸变，在图4这一方大，因此，对液晶分子51的取向限制力也大。
另外，在上述实施形态中，作为与电介质突起18相邻的取向控制构造物的一个例子，具体地说，虽然是以第1电极31的边沿部分31a的情况为例进行的说明，但是，即便是采用把第1电极31的一部分切缺的办法形成的开口缝隙设置在电介质突起18的两侧(位于第1电极31的点区域的端部上的部分)上来取代上述第1电极31的边沿部分31a的构成也可以得到与上述同样的效果。
此外，在本发明的情况下，即便是与电介质突起18相邻的取向控制构造物是另外的电介质突起(第2电介质突起)的构成，也可以应用。但是，在该情况下，需要注意该另外的电介质突起(第2电介质突起)的介电系数。就是说，由先前所述的说明可知，要想成为具备与第1电极31的边沿部分31a或开口缝隙同等的取向控制功能的电介质突起，该第2电介质突起的介电系数(表示为εt2)对于液晶分子51的长轴方向的介电系数ε∥必须具有εt2<ε∥的关系。
另一方面，在该第2电介质突起的介电系数εt2对于液晶分子1的长轴方向的介电系数ε∥具有εt2>ε∥的关系的情况下，液晶分子51由于在电压施加时要从周围朝向该电介质突起倾倒进来，故在要构成具备该第2电介质突起的液晶显示装置的情况下，如果使用图1所示的构成，则结果就变成为在与电介质突起18同一侧(第2基板的电极9上边)，且是把电介质突起18夹在之间的两侧上，取代第1电极31的边沿部分31a，设置第2电介质突起，在图2所示的构成中，在与电介质突起18的相反侧(第2基板的电极9上)的端部上，代替第一电极的边沿部31a，设有第2电介质突起。倘采用这些的构成，则即便是把具有比液晶分子的长轴方向的介电系数ε∥更高的介电系数εt2的第2电介质突起设置为与电介质突起18相邻的取向控制构造物的液晶显示装置中，也可以得到宽视角、高辉度的显示。
(液晶显示装置的具体的构成例)
上述实施形态所示的构成，可以在具备介电各向异性为负的垂直取向液晶的所有的液晶显示装置中应用。图11，是各种各样的液晶显示装置的概略构成图，图11(a)是透射式，(b)是反射式，(c)和(d)是半透射反射式。另外，图11(c)是把第1基板当作元件基板，把第2基板当作对向基板的情况，(d)是把第2基板当作元件基板把第1基板当作对向基板的情况。在图11所示的各个液晶显示装置中，只要在透明电极的表面上形成了电介质突起、开口缝隙等，都可以得到上边所说的效果，于是，在后述的实施例中，把图11(a)所示的透射式的液晶显示装置作为第1构成例进行说明。此外，作为第2构成例，将说明在图11(c)所示的半透射反射式的液晶显示装置中应用的例子。
<第1构成例>
图12的斜视图示出了先前的实施形态的液晶显示装置的详细构成例，图13是液晶显示装置的1个点区域内的部分剖面构成图，图14的平面图示出了同上液晶显示装置的用3个点区域构成的1个像素区的构成。这些图所示的液晶显示装置，虽然是作为开关元件使用TFD(薄膜二极管)元件(2端子式非线性元件)的有源矩阵方式的彩色液晶显示装置，但是，本发明也可以在作为开关元件使用TFT(薄膜晶体管)元件的有源矩阵方式的液晶显示装置中应用。另外，图13所示的部分剖面构造，与沿着图14所示的A-A线的剖面构造相对应。
如图12所示，本例的液晶显示装置，是以彼此对向的元件基板(第1基板)25和对向基板(第2基板)10为主体构成的，在上述两基板10、25间挟持有未画出来的液晶层。该液晶层，就如在图13中概念性地示出的那样，由初始取向呈现垂直取向的介电各向异性为负的液晶构成。元件基板25，是由玻璃或塑料、石英等的透光性材料构成的基板，在其内面一侧(图示下表面一侧)上条带状地设置有在与上述对向基板10的扫描线9进行交叉的方向上延伸的多条数据线11。此外，在矩阵状地排列形成由ITO(氧化铟锡)等的透明导电材料构成的俯视图大体为矩形形状的多个像素电极(第1电极)31，同时，通过与每一个像素电极相对应地设置的TFD元件13与上述数据线11连接起来。
另一方面，对向基板10，也是由玻璃或塑料、石英等的透光性材料构成的基板，在其内面一侧(图示上表面一侧)上，形成有滤色片层22和多条扫描线9。滤色片层22，如图12所示，其由把俯视图大体上矩形形状的滤色片22R、22G、22B周期地排列起来而构成。各个滤色片22R、22G、22B，形成为与上述元件基板25的像素电极31相对应。此外，扫描线9，由ITO等的透明导电材料大体上带状地形成，在与上述元件基板25的数据线11交叉的方向上延伸。此外，扫描线9，被形成为把在其延伸方向上排列着的上述滤色片22R、22G、22B覆盖起来，起着对向电极(第1电极)的作用。另外，由像素电极31的形成区构成的1个点，用具备滤色片22R、22G、22B的3个点构成1个像素。
[剖面构造]
其次，图13是图12的1个点区域内的部分剖面构成图。在该图13中，为了便于理解，省略未画元件基板25的TFD元件和各种布线。
如图13所示，在元件基板25的像素电极31的液晶层一侧，形成有由聚酰亚胺等构成的垂直取向膜33。另外，在对向基板10中的对向电极9的液晶层侧形成聚酰亚胺构成的垂直取向膜23。另外，对于取向膜23、33，虽然都实施了垂直取向处理，但是却未进行摩擦等的赋予预倾斜角的处理。
此外，在元件基板25与对向基板10之间，挟持有由介电各向异性为负的液晶材料构成的液晶层50。该液晶材料就如借助于液晶分子51概念性地示出的那样，在无电压施加时对于取向膜垂直地取向，在施加上电压时则变成为对于取向膜平行地(就是说，与电场方向垂直)取向。此外，在借助于已涂敷到元件基板25和对向基板10的周缘部分上的密封材料(未画出来)把元件基板25和对向基板10彼此粘接起来，同时，把液晶层50封入到由元件基板25和对向基板10和密封材料形成的空间内。
另一方面，在元件基板25的外面上设置相位差板36和偏振片37，在对向基板10的外面上也设置相位差板26和偏振片27。该偏振片27、37，具有仅仅使在特定方向上振动的直线偏振光透射的功能。此外，相位差板26、36，采用的是对于可见光的波长具有大体上1/4波长的相位差的λ/4板，另外，把偏振片27、37的透射轴与相位差板26、36的相位滞后轴配置为使之变成为约45度，用偏振片27、37和相位差板26、36构成圆偏振片。借助于该圆偏振片，就可以把直线偏振光变换成圆偏振光，把圆偏振光变换成直线偏振光。此外，把偏振片27的透射轴和偏振片37的透射轴配置为使之互相垂直，把相位差板26的相位滞后轴和相位差板36的相位滞后轴也配置为使之互相垂直地配置。此外，这些位于对向基板10的外面一侧的液晶单元的外侧，设置有具有光源、反射器、导光板等的背光源(照明装置)60。
在图13所示的本实施形态的液晶显示装置中，可如下所示地进行图像显示。从背光源60照射进来的光，在透射了偏振片27和相位差板26后被变换成圆偏振光，向液晶层50入射。另外，在无电压施加时，由于取向为与基板垂直的液晶分子没有折射率各向异性，故入射光将保持圆偏振光的状态不变地在液晶层50中行进。此外，在透射了相位差板36后的入射光，则被变换成与偏振片37的透射轴垂直的直线偏振光。此外，由于该直线偏振光不会透射偏振片27，故在本实施形态的液晶显示装置中，在无电压施加时就进行黑色显示(常态黑色模式)。
另一方面，当给液晶层50施加上电压时，液晶分子就会因重新取向为与基板平行而具备折射率各向异性。为此，从背光源60入射到液晶层50上的圆偏振光，在透射液晶层50的过程中就被变换成椭圆偏振光。该入射光即便是透射了相位差板36后也不会变换成与偏振片37的透射轴垂直的直线偏振光，其全部或一部分将透射偏振片37。因此，在本实施形态的液晶显示装置中，在电压施加时就可以进行白色显示。另外，采用对施加到液晶层50上的电压进行调整的办法，进行灰度等级显示也是可能的。
[取向控制手段]
图14的平面图示出了图12所示的液晶显示装置的3个点区域构成的1个像素区的结构，用实线示出了元件基板的构成构件，用虚线示出了对向基板的构成构件。如图14所示，在像素电极31和对向电极9的表面上，形成用作为液晶分子的取向控制手段的开口缝隙31b或电介质突起18。在像素电极31上形成有俯视图大体上带状的多个开口缝隙31b。此外，在对向电极9的表面上，则形成用俯视图大体上带状的多个电介质突起18。另外，在对向基板10上形成的各个电介质突起18和在元件基板25上形成的各个开口缝隙31b的配置关系，为对于像素电极31的长边方向交互地(平面性地不重叠地彼此不同)进行配置。此外，把各个突起18和各个缝隙31b配置为使得各个突起18的间隔和各个缝隙31b的间隔随着从像素电极31的一方的长边朝向另一方的长边前进而变宽。另外，也可以与上述颠倒过来，在对向电极9上形成开口缝隙，在像素电极31上形成电介质突起。
电介质突起18，由树脂等的电介质材料构成，用使用灰掩模的光刻等形成。在本例的液晶显示装置的情况下，在图1所示的液晶显示装置100的构成中，是采用多个电介质突起18和取向控制构造物(开口缝隙)的构成，因此，该电介质突起18的介电系数εt1就变成为比液晶分子51的长轴方向介电系数ε∥小。就是说，本构成例的液晶显示装置，采用的是图1所示的液晶显示装置的基本构成和作用，由于可根据电介质突起18与液晶层50之间的介电系数的关系，正确地决定电介质突起18与开口缝隙31b的配置关系，故可以得到在点区域内不产生向错的、宽视角、高对比度的良好的显示。
另外，在本构成例的液晶显示装置中，从平面上看，结果变成为在电压施加时液晶分子以大体上带状的开口缝隙31b为中心放射状地倾倒。此外，结果还变成为液晶分子51以大体上带状的电介质突起18为中心放射状地倾倒。借助于这些电介质突起18和开口缝隙31b的作用，液晶分子就在图14所示的电介质突起18与开口缝隙31b之间在一定的方向上取向，其结果是可以正确地对点区域内的液晶层50进行取向控制。
此外，在本例中，与电介质突起18相邻的取向控制构造物，虽然形成为在点区域设置的电极上形成开口缝隙31b的结构，但是，也可以形成在该开口缝隙的内侧设置另外的电介质突起，介电系数εt2具有ε∥>εt2的关系的另外的电介质突起的构成。倘采用该构成，由于要设置由于在开口缝隙的周边产生的斜向电场和由电介质突起产生的电场畸变进行液晶分子的取向控制的取向控制构造物，故即便是那些从取向控制构造物离开距离的液晶分子也可以良好地进行取向控制，变成为在提高响应速度或开口率方面有利的结构。
此外，在本例中，虽然在对向电极9上边形成电介质突起18的构成，但是，也可以将对向电极9切缺成为与电介质突起18对应的平面形状的缝隙，在该缝隙内部设置电介质突起18的构成。就是说，也可以形成构成电介质突起18的部分的基底的对向电极9的至少一部分被切缺(形成了开口)的构成。由于做成为这样的构成，使得可以增大在电压施加时在电介质突起18的周边产生的电场的畸变，可以得到更大的取向限制力，故可以提高液晶显示装置的响应速度。
<构成例2>
其次，对本发明的液晶显示装置的第2构成例进行说明。图15是本构成例的液晶显示装置的1个点区域的长度(长边)方向的剖面构成图，图16是示出了用同上液晶显示装置的3个点区域构成的1个像素区域的平面构成图。本构成例的液晶显示装置，是半透射反射式的液晶显示装置。另外，对于那些与实施形态1同样的构成的部分，省略其详细的说明。此外，图15所示的剖面构造，与沿着图16的B-B线的剖面构造相对应。
如图15所示，在第2构成例的液晶显示装置中，在第2基板(对向基板)10的内侧形成有由铝或银等的反射率高的金属膜等构成的反射膜20。在该反射膜20的一部分上，形成有与透射显示区域相对应地切缺的开口部分20a。此外，像素电极(第1电极)31的形成区和反射膜20的形成区之间的重叠部分形成反射显示区，像素电极31的形成区与反射膜20的非形成区(就是说，开口部分20a的形成区)之间的重叠部分形成透射显示区。此外，在反射膜20与基板10的内侧设置滤色片层22。另外，为了对在反射显示和透射显示中显示色的色度的不同进行补偿，也可以在反射显示区和透射显示区中单独地设置改变色纯度的色材层。
另一方面，在元件基板(第1基板)25的液晶层一侧，按像素电极31和多个(3个)电介质突起18和垂直取向膜33的顺序进行设置。
在滤色片层22上边的大体上与反射显示区对应的平面位置上，形成绝缘膜21。绝缘膜21，借助于例如丙烯酸类树脂等的有机膜，形成膜厚约2微米±1微米。不存在绝缘膜21的部分的液晶层50的膜厚约为2到6微米左右，反射显示区上的液晶层50的厚度变成为透射显示区上的液晶层50的厚度大约一半。即，绝缘膜21作为借助于自身的膜厚使得在反射显示区和透射显示区中的液晶层50的层厚不同的液晶层厚调整层发挥作用，因而可以实现多间隙构造。本例的液晶显示装置，借助于该构成，可以得到明亮且对比度高的显示。另外，在反射显示区和透射显示区之间的边界附近，形成有使绝缘膜21的层厚连续地变化的倾斜面。
在图15所示的半透射反射式液晶显示装置中，可如下所示地进行图像显示。首先，从元件基板25的上方入射到反射显示区上的光，在透射了偏振片37和相位差板36后被变换成圆偏振光，向液晶层50入射。另外，在无电压施加时，由于取向为与基板垂直的液晶分子没有折射率各向异性，故入射光将保持圆偏振光的状态不变地在液晶层50中行进。此外，被反射膜20反射后，再次透射了相位差板36后的入射光，则被变换成与偏振片37的透射轴垂直的直线偏振光。此外，该直线偏振光不会透射偏振片37。另一方面，从背光源60入射到透射显示区上的光，也同样在透射了偏振片27和相位差板26后被变换成圆偏振光，向液晶层50入射。此外，透射了相位差板36后的入射光，则被变换成与偏振片37的透射轴垂直的直线偏振光。此外，由于该直线偏振光不会透射偏振片37，故在本实施形态的液晶显示装置中，在无电压施加时就进行黑色显示(常态黑色模式)。
另一方面，当给液晶层50施加上电压时，液晶分子就会因重新取向为与基板平行而具备二次折射作用。为此，在反射显示区和透射显示区中，入射到液晶层50上的圆偏振光，在透射液晶层50的过程中就被变换成椭圆偏振光。该入射光即便是透射了相位差板36后也不会变换成与偏振片37的透射轴垂直的直线偏振光，其全部或一部分就将透射偏振片37。因此，在本实施形态的液晶显示装置中，在电压施加时就可以进行白色显示。另外，采用对施加到液晶层50上的电压进行调整的办法，进行灰度等级显示也是可能的。
如上所述，在反射显示区中，虽然入射光要2次透射液晶层50，但是在透射显示区中入射光却仅仅透射1次。在该情况下，当在反射显示区和透射显示区之间液晶层50的光程(相位差值)不同时，结果就变成为因在光透射率上产生了差异得不到均一的图像显示。但是，在本实施形态的液晶显示装置中，由于设置有液晶层厚调整层21，故在反射显示区中就可以调整光程。因此就可以在反射显示区和透射显示区中得到均一的图像显示。
[取向控制手段]
图16是示出了图15所示的液晶显示装置的1个像素区的平面构成图，元件基板上的各个构成要素用实线表示，对向基板的构成要素用点划线表示。如图16所示，在像素电极31上从其长边朝向中央部分地形成有多个缝隙31c(电极切缺)。就是说，与1个点区域对应地配置的像素电极31，用3个岛状的子像素32和把它们连接起来的连接部分构成，把该连接部分当作实质上进行液晶分子的取向控制的缝隙31c(电极的切缺)。借助于该缝隙31c，把像素电极31分割成3个子像素32，并用中央部分把各个子像素连接起来。另外，3个子像素32之内至少1个子像素，被分配形成为与反射显示区相对应。因此，就变成为在已形成了像素电极31的同一基板上边，按照电介质突起18、缝隙31c、电介质突起18、缝隙31c和电介质突起18的顺序配置在像素电极31的长度(长边)方向上的构成。
此外，在相当于各个子像素32的中心部分的像素电极31的表面上，分别形成有电介质突起18。该电介质突起18被形成为俯视图大体上圆形形状，同时，如图15所示，被形成为侧视图大体上三角形形状。就是说，本构成例的液晶显示装置，采用的是图2所示的实施形态2的液晶显示装置200的基本结构及作用，是把多个电介质突起18和本身为取向控制构造物的多个缝隙31c设置在同一基板上的液晶显示装置。
借助于已形成了上述子像素的电极构造，就可以在1个点区域内形成多个液晶域。此外，对于子像素32的拐角部分已实施了倒角，子像素32被做成俯视图大体上八角形或大体上圆形形状。此外，当给液晶层施加上电压时，液晶分子51就将对于子像素32的轮廓(图1所示的边沿部分31a)垂直地倾倒。此外，在电介质突起18的周边处，在无电压施加时，液晶分子51就取向为与电介质突起18的倾斜面垂直，在电压施加时，如图16所示的，液晶分子51就将朝向电介质突起18地倾倒，液晶分子51就以该电介质突起18为中心平面放射状地进行取向。
因此，就可以制作多个液晶分子的导向器，就可以提供视角宽的液晶显示装置。另外，也可以与上述相反，在对向电极9上形成缝隙和电介质突起。
在图15和图16所示的本构成例的液晶显示装置中，由于把缝隙31C和电介质突起18设置在像素电极31上，故在为了挟持液晶层50而把元件基板25和对向基板10粘接起来时，就可以得到这样的优点：不需要进行缝隙31c与电介质突起18之间的位置对准，在使液晶显示装置的制造变得容易起来的同时，还可以期待成品率的提高。
(电子设备)
图17的斜视图示出了本发明的电子设备的一个例子。该图所示的移动电话1300，其具有把本发明的液晶显示装置用做小尺寸的显示部分1301，具备多个操作按键1302、受话口1303和送话口1304。
上述各个实施形态的显示装置，并不限于上述移动电话，也可以满意地用做电子书籍、个人计算机、数字静物照相机、液晶电视、取景器型或监视器直视型的视频录像机、导航装置、寻呼机、电子记事簿、计算器、文字处理机、工作站、电视电话、POS终端，具备触摸面板的设备等的图像显示装置，不论在哪一种电子设备中，都可以进行明亮、对比度高而且宽视角的透射/反射显示。
Claims (2)
1.一种设置有构成显示单位的点区域、在第一基板与第二基板间夹持有介电各向异性为负的液晶层的液晶显示装置，其特征在于：
在上述第一基板的上述液晶层一侧的面，设置有第一电极和垂直取向膜，
在上述第二基板的上述液晶层一侧的面，设置有第二电极、垂直取向膜和突出于上述液晶层一侧的电介质，
上述第一电极包括多个子像素，
上述点区域具有上述第一电极，
在上述点区域内的上述子像素彼此之间，形成有连接上述子像素彼此的连接部分及缝隙，并且对每个上述子像素配置有上述电介质，
为使在对上述液晶施加电压时，在各个上述子像素中在平面看的连接上述电介质与上述缝隙的直线上的上述液晶不向相反方向倾倒，上述电介质的介电系数εt1与上述液晶的长轴方向的介电系数ε∥，具有εt1>ε∥的关系。
2.一种电子设备，其特征在于：具备权利要求1所述的液晶显示装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090506 Termination date: 20210106 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |