CN1179228C - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

液晶显示装置包括：第一和第二基板；介于其间的液晶层；多个的柱状间隔器；第一和第二基板面对液晶层侧的多个电极，通过液晶层加以电压；及多个象素区。液晶层包括具有各向异性的负介电液晶分子。在第一和第二基板面对液晶层的表面上及柱状间隔器的表面上设置竖向准直层。液晶层包括多个液晶区。每个象素区包括至少一个液晶区。液晶区中的液晶分子在未加电压的情况下以大体垂直于第一和第二基板表面的方式排列，而在加以电压的情况下以轴对称方式排列。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及具有宽视场角特性的液晶显示装置(以下简称“LCD装置”)，适用于个人计算机、文字处理器、娱乐设备、电视接收机等平面显示。

背景技术

目前，许多用于这种平面显示的LCD装置采用TN(扭曲向列)模式。TN模式的液晶显示装置的视场角较窄，为提高TN模式液晶显示装置的视场角已经进行了许多努力。

例如日本未审公开特开平6-301015和7-120728公开了采用ASM模式(轴对称式排列微元模式)改善视场角的技术，所述ASM模式中液晶分子在每个象素中以轴对称图样方式定向。提供有多个聚合物的壁和多个液晶区，每个液晶区在一对基质之间包含显示介质(液晶分子)。每个液晶区被聚合物壁包围，而且液晶分子在每个液晶区中轴对称地定向。这样显著地改善了装置的视场角特性。

例如日本未审公开特开平8-341590公开了另一种用于较为容易地获得在每个方向角都有良好视场角特性的高对比度LCD装置的技术。根据这一技术的装置包括适合于改善视场角的液晶层，其中在每个液晶区中液晶分子以轴对称方式定向。下面参考附图22A和22B更为详细地描述这一技术。

图22A和22B是描述根据这一技术的LCD装置的典型结构的示意图。图22B是描述这种典型结构的平面图，图22A是沿图22B中的z-z′所取的截面图。该LCD装置包括相隔预定间隙彼此相对的玻璃基板101和102。在基板101和102之间设置有液晶层109，液晶层109包含具有各向异性的负介电液晶材料。在基板102的内表面(面对液晶层的表面)设置条形信号电极104。设置聚酰亚胺竖向准直层105或类似物，用以基本上覆盖住条形信号电极104。在基板101的内表面设置多个条形信号电极103，使与条形信号电极104交叉。信号电极103上还设有多个栅状结构的隔离壁106。隔离壁106上以选择方式设置多个柱状突起107，使之伸向基板102。通过比如借助掩膜使光敏树脂曝光并显影来构图隔离壁106。类似地，通过比如借助掩模使光敏树脂曝光并显影来构图柱状突起107。利用聚酰亚胺竖向准直层105或类似物来覆盖信号电极103和104、隔离壁106和柱状突起107。

按照这种技术，每一液晶区108的位置和尺寸部分地由周围的隔离壁106限定。在信号电极103和104之间未加电压的情况下，每一液晶区108中的液晶分子基本上竖向对准基板101和102。在信号电极103和104之间加以电压的情况下，在每一液晶区108中的液晶分子以轴对称方式取向。隔离壁106和基板102之间伸展的柱状突起107起保持恒定单元间隙的作用。

为了稳定地实现在加电压情况下每个液晶区的液晶分子以轴对称方式取向，日本未审公开特开平8-341590还公开了轴对称取向的聚合物固定层，所述固定层设在一对基板中至少一个的对应于每个液晶区的区域的凹/凸面上。例如可以采用如下方式设置轴对称取向的聚合物固定层，即在一对基板之间设置包含具有各向异性的负介电液晶材料和光固化材料的原始混合物，然后用光照射并固化这种原始混合物。

例如日本未审公开特开平1-217396和4-285931公开了等离子体寻址(addressed)液晶显示装置(以下简称“PALCD装置”)。PALCD装置是本领域的公知技术，而且已经开发成对角线超过20英寸的大屏幕显示装置，并预计用以代替上述的TN模式LCD装置或TFT-LCD装置，所述TFT-LCD装置使用TFT(薄膜晶体管)作为控制每个象素ON/OFF切换的开关元件。

参考附图23，PALCD装置包括透明基板201和等离子体发生基板210，液晶层202介于二者之间。等离子体发生基板210包括彼此相对的介电层216和基板211，条形图样的隔离壁212介于基板211和介电层216之间。在由相邻的隔离壁212、基板211和介电层216包围的空间内，呈条形结构设置多个放电沟道213。各沟道213包括将由阳极214和阴极215之间放电电离的气体。透明基板201面对液晶层202的一侧设有作为数据电极的条形结构透明电极205，使其基本上垂直于放电沟道213的条形结构。在基板201和介电层216之间设置液晶层202。通过单元间隙调整材料206，如塑料垫圈(即颗粒间隔器)保持基板210和介电层216之间恒定的单元间隙。在每对基板210和面对液晶层202的介电层216表面上设置准直膜(未示出)。

例如日本未审公开特开平9-197384公开了用于改善PALCD装置视场角的技术。参考图24A和24B，该液晶显示装置包括多个聚合物壁，这些聚合物壁限定了多个液晶区，每个区都包含显示介质，其中聚合物壁也作为单元间隙调整材料。

图24A是根据这一技术的PALCD装置的截面图，24B是描述其中象素排列的平面图。在图23、24A和24B中类似的标号表示类似的元件。

24A和24B中描述的PALCD装置与图23中描述的PALCD装置的不同在于，24A和24B中描述的PALCD装置采用显示介质220，它对应于图23中描述的PALCD装置中的液晶层202。显示介质220包括多个液晶区220a和包围各个液晶区220a的聚合物壁220b。在每个液晶区220a中液晶分子以轴对称方式取向。液晶区220a排列成矩阵形式，如图24B所示。所述PALCD装置还包括偏振片221和222，如图24A所示。

日本未审公开特开平9-197384还公开一种PALCD装置，如图25A和25B所示，该装置在显示介质中包括穿过至少一个隔离壁212的间隔壁223。

图25A是描述该PALCD装置的截面图，图25B是所述PALCD装置的平面图。在图23、25A和25B中，类似的参考标号表示类似的元件。如图25B所示，所述PALCD装置包括位于基板201和等离子体发生基板210之间的间隔壁223，显示介质220位于它们之间。间隔壁223穿过至少一个隔离壁212，隔离壁212使设在等离子体发生基板210中的各个放电沟道213分开。与等离子体发生基板210的隔离壁212一样，间隔壁223也作为保持基板201和210之间恒定的单元间隙的装置。

然而，上述的宽视角LCD装置和PALCD装置存在如下问题。

(1)日本未审公开特开平6-301015和7-120728公开的宽视角(ASM模式)LCD装置中，聚合物壁和液晶区是通过包含具有各向异性的正介电液晶材料和光固化树脂的混合物的相分离形成的。这需要进行复杂温度控制的相分离过程，而且这样的LCD装置难以制造。此外，获得的轴对称取向是不稳定的，从而特别是在高温下降低了装置的可靠性。

(2)日本未审公开特开平8-341590公开的宽视角(ASM模式)LCD装置中，显示介质具有包括隔离壁和隔离壁上以选择方式设置的柱状突起的两层结构。制造这样的结构需要两步构图步骤，从而增加了装置的生产成本和生产时间。另外，这需要精确的对准，从而需要对准的界限，这样降低了该装置的生产率。

(3)日本未审公开特开平1-217396和4-285931公开的PALCD装置中，如果用垫圈保持装置的单元间隙，垫圈与基板或类似物之间的接触区小。因此，在制造液晶单元和真空注入显示介质的过程中，在垫圈与基板或类似物之间的接触区局部地加给应力，从而分开放电光道和显示介质的介电层可能受到损坏。

(4)日本未审公开特开平9-197384公开的PALCD装置中，聚合物壁和液晶区是通过包含液晶材料和光固化树脂的混合物的相分离形成的。这需要进行复杂温度控制的相分离过程，而且这样的LCD装置难以制造。另外，获得的轴对称取向是不稳定的，从而特别是在高温下降低了装置的可靠性。

(5)日本未审公开特开平8-341590公开的宽视角(ASM模式)LCD装置包括设置成条状结构的隔离壁，使之基质上包围各个液晶区。日本未审公开特开平9-197384公开的PALCD装置包括与隔离壁交叉设置的间隔壁。在这些技术中，液晶材料是在隔离壁(日本未审公开特开平8-341590)或间隔壁(日本未审公开特开平9-197384)形成以后注入到液晶单元中的。因此，隔离壁或间隔壁可能防碍液晶材料的注入，从而降低液晶材料注入的速度。这样增加了注入时间和装置的制造成本。

(6)通常，LCD装置中所用的液晶材料是包含多种不同液晶化合物的混合物。当把这样的液晶材料混合物注入到液晶单元中时，不同化合物的流速和分布系数存在差别。这一差别导致液晶单元中根据到单元注入口的距离关于混合物的成分比例液晶化合物的平面分布。这称为“色谱现象”。色谱现象(或平面分布)导致显示不均匀。随着液晶材料的注入速度降低，色谱现象变得更强，并增大了显示的不均匀性，从而影响LCD装置的显示质量。

(7)根据日本未审公开特开平8-341590中公开的技术，其中设置聚合物材料的轴对称取向固定层，除了液晶材料以外还包括光固化材料。这样，更容易出现色谱现象，因此增加了显示的不均匀性，降低了LCD装置的显示质量。

发明内容

按照本发明的一个方面，一种液晶显示装置包括：第一和第二基板；介于第一和第二基板之间的液晶层；多个柱状间隔器，用于限定第一和第二基板之间间隙；设在第一和第二基板面对液晶层一侧上的多个电极，用于通过液晶层加以电压；以及由多个电极限定的多个象素区。液晶层包括具有各向异性的负介电液晶分子。在第一和第二基板面对液晶层的表面上及柱状间隔器的表面上设置竖向直准层。液晶层包括由多个柱状间隔器限定的多个液晶区。每个象素区包括至少一个液晶区。液晶区中的液晶分子在未加电压的情况下以大体垂直的方式对准第一和第二基板表面，而在加以电压的情况下以轴对称方式排列。

在本发明的一个实施例中，至少在一个竖向准在层上设有聚合物材料的轴对称取向固定层，所述竖向准在层设置在第一和第二基板面对液晶层的表面上。

在本发明的一个实施例中，至少在每个象素区周围的四个位置处设有柱状间隔器。

在本发明的一个实施例中，在每个象素区中至少按点对称和线对称中的一种形式布置各柱状间隔器。

在本发明的一个实施例中，将柱状间隔器布置成分别与每个象素区的四个拐角或四边接触。

在本发明的一个实施例中，每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形、圆角长方形、十字形、T形、L形、圆形和椭圆形构成的一组中选择。

在本发明的一个实施例中，柱状间隔器设在每个象素区的每个拐角处和沿每个边的至少两个大体等距离分布的位置处。

在本发明的一个实施例中，每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形、圆角长方形、圆形和半圆形构成的一组中选择。界定各个象素区的柱状间隔器的长方形的尺寸如下，即该长方形可以吻合在由邻近和包围该象素区的各象素区所限定的区域内。每个柱状间隔器的短边或直径大约为5-50μm或更长。

在本发明的一个实施例中，0.1≤y≤4.49e^-0.0607ds+1.5，其中

y＝D/ds；

D表示两个相邻柱状间隔器之间的间隔；

ds在柱状间隔器具有长方形截面的情况下表示柱状间隔器的长方形截面的短边长度，或在柱状间隔器具有圆形截面的情况下表示柱状间隔器的圆形截面直径的长度；以及，y为D与ds的比值。

在本发明的一个实施例中，将柱状间隔器设置成分别与除象素区各拐角之外的相应位置处的每个象素的四个边接触。

在本发明的一个实施例中，每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形和圆拐角长方形构成的一组中选择。每个柱状间隔器的垂直于柱状间隔器与象素区接触边的边大约为5-50μm或更长，但是比相邻两个象素区的间隔短。每个柱状间隔器另一边平行于柱状间隔器与象素区接触的边，所述另一边比象素区的边长的大约20％长，但是比大约90％短。

根据本发明的另一方面，液晶显示装置还包括：包含第一基板的等离子体发生基板，与第一基板相对的介电层，以及排列成条形的多个放电沟道，每个放电沟道由第一基板、介电层和一个或多个设置第一基板与介电层之间的隔离壁限定；与等离子体发生基板的介电层相对的第二基板，彼此之间保持恒定间隙，第二基板包含设在第二基板面对介电层的表面上的多个信号电极，所述信号电极设置成与放电沟道的条形结构交叉的条形结构。其中，液晶层介于介电层和第二基板之间；多个柱状间隔器用于限定介电层和第二基板之间的间隙；以及多个象素区的每个象素区限定为一个信号电极与一个放电沟道相交的区域。液晶层包含具有各向异性的负介电液晶分子。在介电层和第二基板面对液晶层的表面上以及柱状间隔器的表面上设有竖向准直层。液晶层包括由多个柱状间隔器限定的多个液晶区。每个象素区包括至少一个液晶区。在末加电压的情况下每个液晶区中液晶分子以大体垂直于第一和第二基板的表面的形式排列，在加电压的情况下以轴对称方式排列。

在本发明的一个实施例中，至少在一个竖向准直层上设有聚合物材料的轴对称取向固定层，所述竖向准直层设在介电层和第二基板面对液晶层的表面上。

在本发明的一个实施例中，柱状间隔器至少设置在每个象素区周围的四个位置上。

在本发明的一个实施例中，在每个象素区中至少按点对称和线对称方式之一布置各柱状间隔器。

在本发明的一个实施例中，将柱状间隔器布置成分别与每个象素区的四个拐角或四边接触。

在本发明的一个实施例中，每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形、圆拐角长方形、十字形、T形、L形、圆形和椭圆形构成的一组中选择。

在本发明的一个实施例中，将柱状间隔器设在每个象素区的每个拐角处和沿每个边的至少两个大体等距离分布的位置处。

在本发明的一个实施例中，每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形、圆角长方形、圆形和半圆形构成的一组中选择。界定每个象素区的柱状间隔器的长方形尺寸如下，即该长方形可以吻合在由邻近和包围该象素区的各象素区所限定的区域内。每个柱状间隔器的短边或直径大约为5-50μm或更长。

在本发明的一个实施例中，0.1≤y≤4.49e^-0.0607ds+1.5，其中

y＝D/ds；

D表示两个相邻柱状间隔器之间的间隔；以及

ds在柱状间隔器具有长方形截面的情况下表示柱状间隔器的短边长度，而在柱状间隔器具有圆形截面的情况下表示柱状间隔器直径的长度；以及，y为D与ds的比值。

在本发明的一个实施例中，将柱状间隔器布置成分别与除象素区拐角以外的相应位置的每个象素的四个边接触。

在本发明的一个实施例中，每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形和圆拐角长方形构成的一组中选择。每个柱状间隔器垂直于柱状间隔器与象素区接触边的边大约为5-50μm或更长，但是比相邻两个象素区的间隔短。每个柱状间隔器的另一边平行于柱状间隔器与象素区接触的边，所述另一边比象素区边长的大约20％长，但是比其大约90％短。

下面描述本发明的功能。

在本发明中，由于存在竖向准直层，与竖向准直层接触的液晶分子以大体垂直于该竖向准直层大体垂直的方式排列。最好，将柱状间隔器设在每个象素区周围的至少四个位置上。最好，将所述四个位置在每个象素区内设置成点对称或线对称(例如，所述四个位置可以对应于每个象素区的四个拐角)。这种结构中的柱状间隔器可以起限定各个象素区的作用，在每个所述的象素区中液晶分子以轴对称方式取向，而且液晶单元之间保持恒定的单元间隙。因为只在每个象素区的局部区域设置柱状间隔器，柱状间隔器将不防碍把液晶材料注入到液晶单元中，从而不必降低注入速率。于是不易出现色谱现象，从而降低了由于色谱现象而导致的显示不均匀，因此使LCD装置的显示质量得到改善。

当在至少一个基板上设置有轴对称取向固定层时，能够把每个液晶区(其中的液晶分子通过轴对称取向固定层以轴对称方式取向)的轴与预定的位置对准，从而提供了稳定的轴对称定向。本发明所用的轴对称取向固定层可以通过向液晶单元(例如其中包括柱状间隔器的单元)中注入液晶材料与光固化单体的混合物形成，通过给整个单元加电压实现液晶分子的轴对称，然后用光照射混合物固定分子的取向。

在本发明的PALCD装置中，因为在柱状间隔器与第二基板或介电层之间有接触区域，因此在制作单元(例如，在把一对基板固定到一起的步骤中)或注入液晶材料的过程中可以阻止在介电层与柱状间隔器之间的接触区域出现应力集中。因此，能够防止介电层受损。另外，当把柱状间隔器至少设置在每个象素区周围的四个位置上时，这种结构的柱状间隔器可以起到限定各个象素区的作用，在所述的每个象素区中液晶分子轴对称取向，而且液晶单元保持恒定的单元间隙。此外，因为只在每个象素区的局部区域设置柱状间隔器，柱状间隔器将不防碍把液晶材料注入到单元中，从而不必降低注入速率。于是，不易出现色谱现象，从而降低了由于色谱现象而导致的显示不均匀性，因此使LCD装置的显示质量得到改善。

当至少在第二基板和介电层之一上设置轴对称取向固定层时，能够把每个液晶区(其中的液晶分子通过轴对称取向固定层以轴对称方式取向)的轴与预定的位置对准，从而提供了稳定的轴对称取向。

在本发明的PALCD装置中，液晶层包含具有各向异性的负介电液晶分子，而且在等离子体发生基板和第二基板面对液晶层的表面上设置竖向准直层。在末加电压的情况下每个液晶区中液晶分子以大体垂直于第一和第二基板的表面的形式排列，在以电压的情况下以轴对称方式排列。因此能够实现具有良好视场角特性的高对比度显示，其中每个液晶区中的液晶分子轴对称排列。

本发明的LCD装置的每个柱状间隔器的截面并不限于任何特别的形状，可以包括分别如图21A至21F示的十字形、长方形、T形、L形、圆形和椭圆形，以及这些形状的各种变形。如下面关于本发明的详细描述所描述的那样，可以通过单一的构图步骤形成柱状间隔器。这样就与采用多步构图步骤的技术需要精确的对准不同，不需要精确对准，从而提高了装置的生产率，因此降低了装置的生产时间和制造成本。

于是，这里描述的本发明具有如下优点，即可以提供具有好的视场角特性的LCD装置，该LCD装置不易出现色谱现像，装置的显示质量得到改善，并可保持恒定的间隙。

附图说明

通过参考附图阅读和理解下面的详细描述，本发明的这些及其他优点对本领域的技术人员将变得更清楚。

图1A和1B是根据本发明的实施例1的LCD装置的典型结构示意图，其中图1B是平面图，图1A是沿图1B中的直线x-x′所取的截面图；

图2A和2C都是描述液晶显示装置的截面图，图2B和2D都是描述怎样使用偏振显微镜在正交偏振状态下观察装置的上表面，其中图2A和2B描述了未加电压的情况，图2C和2D描述了加以电压的情况；

图3A至3H是描述制造图1A和1B所示LCD装置的方法中各个步骤的截面图；

图4A和4B是描述根据本发明实施例1LCD装置的另一典型结构的示意图，其中图4B是平面图，图4A是沿图4B中的直线y-y′所取的截面图；

图5是描述在根据本发明的例3制造的液晶单元中柱状间隔器的典型结构示意图；

图6是描述在使用时如何观察图5所示液晶单元的示意图；

图7是描述根据本发明例4制造的液晶单元中柱状间隔器的典型结构示意图；

图8是描述根据本发明例4制造的液晶单元中柱状间隔器的另一典型结构的示意图；

图9是描述在使用时如何观察图7所示液晶单元的示意图；

图10是描述在使用时如何观察图8所示液晶单元的示意图；

图11是描述根据本发明例5制造的液晶单元中柱状间隔器的另一典型结构的示意图；

图12是描述在使用时如何观察图11所示液晶单元的示意图；

图13是描述根据本发明例6制造的液晶单元中柱状间隔器的另一典型结构的示意图；

图14是描述根据本发明例7制造的液晶单元中柱状间隔器的另一典型结构的示意图；

图15是描述根据本发明例8制造的液晶单元中柱状间隔器的另一典型结构的示意图；

图16A和16B是描述根据本发明例9制造的液晶单元中柱状间隔器的另一典型结构的示意图；

图17是表示各种LCD装置的轴对称百分比的计算结果曲线图。水平轴代表在柱状间隔器具有长方形截面的情况下柱状间隔器一边(或在柱状间隔器具有圆形截面的情况下柱状间隔器直径)的长度ds值。竖直轴代表y值(＝D/ds)，其中D表示两个相邻柱状间隔器之间的间隔；

图18是描述根据本发明例10制造的液晶单元中柱状间隔器的另一典型结构的示意图；

图19是表示根据本发明实施例2的PALCD装置的截面示意图；

图20A和20C都是描述根据本发明实施例2的PALCD装置中柱状间隔器与隔离壁之间位置关系的平面示意图；

图21A至21F都是描述可适于本发明使用的柱状间隔器截面形状示意图；

图22A和22B是描述传统的LCD装置的示意图，其中图22B是平面图，图22A是沿图22B中的直线z-z′所取的截面图；

图23是描述传统PALCD装置的截面示意图；

图24A和24B是描述另一传统的LCD装置的示意图，其中图24A是截面图；图24B是平面图；以及

图25A和25B是描述又一传统的LCD装置的示意图，其中图25A是截面图；图25B是平面图。

具体实施方式

现在将通过参考附图举例描述本发明。

这里使用的“轴对称取向”是指液晶分子的取向，包括螺旋取向、同心(切向)取向、径向取向等等。在一种典型的轴对称取向中，液晶分子可以在一个基板上按螺旋取向方式取向和在另一基板上按反螺旋方式取向。在另一种典型的轴对称取向中，可以提供两种或多种、相同或不同的取向(例如同心取向和径向取向)，使得在一个基板上的取向垂直于在另一个基板上的取向。在又一个典型取向中，在每个微小区域内液晶分子可以按四个不同的方向取向，但是在宏观意义上可按全方位取向。

术语“象素”通常定义为形成显示装置的最小单元。本说明书中的术语“象素区”指对应于“象素”的液晶显示装置的区域或部分。当象素或象素区具有大的长宽比(称为“长象素”)时，在一个这样的长象素或象素区内可以形成多个液晶区。为每个象素设置的象素区数目最好尽可能地小，以便能够形成稳定的轴对称取向。

实施例1

图1A和1B是根据本发明的一个实施例的LCD装置典型结构的示意图，其中图1B是描述典型结构的平面图，图1A是沿图1B中的直线x-x′所取的截面图。

该LCD装置包括一对基板，例如具有介于其间的液晶层9的玻璃基板1和2。在基板1和2之间设置有密封元件(未示出)，用于密封液晶层9。柱状间隔器设置在基板1和2之间液晶层9的预定位置上。

在玻璃基板2面对液晶层9的内表面上设置条形结构的信号电极4(例如由ITO透明电极薄膜制成)。聚酰亚胺或类似物的竖向准直层5a位于基板2上，而且设置成基本上覆盖信号电极4的条形结构。

在玻璃基板1面对液晶层9的内表面上设置滤色片(未示出)和黑矩阵(未示出)。条形信号电极3(例如由ITO透明导电膜制成)设在滤色片(未示出)和黑矩阵(未示出)上，使与信号电极4的条形结构交叉。每个象素区6定义为一个信号电极3与一个信号电极4相交的区域。对于每个象素区6可设置一个(或多个)液晶区8。在本例中，对于每个象素区6形成一个液晶区8。滤色片(未示出)包括每个象素区6的R、G和B颜色部分，而设置黑矩阵(未示出)为的是覆盖滤色片的着色部分之间的间隔。柱状间隔器7设在液晶区8的四个角上。聚酰亚胺或类似物的竖向准直层5b设在基板1的内表面上，具体地说，设在柱状间隔器7的侧表面上和电极3的没有柱状间隔器7的部分上。另外，也可将竖向准直层5b设在柱状间隔器7的上表面上(即在柱状间隔器的上表面与竖向准直层5a之间)。

参考图2A至2D，将描述本发明的LCD装置的工作原理。图2A和2C是描述液晶显示装置的截面图，图2B和2D是描述在正交偏振情况下怎样使用偏振显微镜观察装置的上表面。图2A和2B描述未加电压的情况，而图2C和2D描述加有电压的情况。在图2B或2D中，一个象素只包含一个液晶区。不过，一个象素可以包括两个或多个液晶区。在图1A、1B和2A至2D中，类似的参考标号表示类似的部件。

如图2A所示，在未加电压的情况下，液晶分子9a通过竖向准直层5a和5b的固定力沿基本上垂直于基板1和2的方向排列。当在正交偏振状态下通过偏振显微镜观察时，如图2B所示，在未加电压情况下，液晶区8表现为黑视场(通常为黑的模式)。

当通过液晶显示装置加以电压时，一个力作用在具有各向异性负介电液晶分子9a上，使分子9a取向以便分子9a的长轴垂直于电场方向。结果，分子9a偏离垂直于基板的方向，如图2C所示(灰度级显示情况)。当在正交偏振状态下通过偏振显微镜观察时，这一状态下的液晶区8表现为沿从垂直轴偏斜45°的方向上消光的模式，如图2D所示。

一旦加上电压，大部分液晶分子9a的偏斜方向并不是唯一确定的。结果，有一个存在多个液晶分子区(在该区域内液晶分子9a的取向以大体非倾斜的直线连续)的过度状态。在每个液晶畴内，液晶分子9a关于轴对称定向的中心轴呈轴对称取向。连续加电压以后，多个液晶区融合为一个区域，其中液晶区8中的液晶分子9a关于轴对称取向的中心轴呈轴对称取向。图2C描述了当通过LCD装置加上灰度级显示电压时，关于轴对称取向的中心轴11呈轴对称取向的液晶分子9a。(限定液晶区的柱状间隔器)

本发明的LCD装置包括多个设在液晶区8周围的柱状间隔器7。当不设置柱状间隔器7，并因此而不存在在有加置电压存在的情况下调整液晶分子9a取向的要素时，液晶分子9a偏斜的方向不是唯一确定的。结果，液晶区(整个该区域内液晶分子9a的取向沿基本上不旋错的线连续)的位置或尺寸是不确定的，从而导致随机取向。在这种情况下，LCD装置的灰度级显示将是约略的或不均匀的。

通过设置柱状间隔器7，使液晶区8(它表现为轴对称取向)的位置或尺寸是确定的。设置柱状间隔器7是为了在加置电压存在的情况下调整液晶分子9a的取向。由于竖向准直层5b设在柱状间隔器7的侧表面上，在加置电压存在的情况下，液晶分子9a在柱状间隔器7附近沿基本上垂直于柱状间隔器7侧表面的方向偏斜。进而，偏斜的液晶分子9a附近的其他液晶分子9a也沿基本相同的方向偏斜。换句话说，液晶分子9a趋于如下的取向，即相邻液晶分子9a(沿分子9a长轴的方向)的取向尽可能是连续的。远离柱状间隔器7(定向调整要素)的液晶分子9a不易受柱状间隔器7的固定力影响。

因此，刚刚加上电压以后，液晶分子9a偏斜的方向不是唯一确定的，从而出现旋错线，其中在液晶区8内液晶分子9a的取向是不连续的。这样，有一个存在多个液晶区的过度状态。加以连续电压以后，沿着旋错线或两个相邻液晶区之间的边界(其中液晶分子9a的取向是不连续的)液晶分子9a的取向被外部场(如电场)变换为更稳定的取向，即其中相邻的液晶分子9a的取向更加连续。加以连续电压一段时间以后，多个液晶区融合为一个区域，其中液晶区8中的液晶分子9a最终关于轴对称取向的中心轴11呈轴对称取向。

在加置电压存在的情况下，液晶分子9a的取向受柱状间隔器7截面形状和排列的影响。柱状间隔器7截面的侧边方向影响在加置电压情况下液晶分子9a关于基本上垂直于基板1和2的方向偏斜的方向。由于柱状间隔器7侧表面上所设的竖向准直层5b，在存在加置电压的情况下，液晶分子9a在柱状间隔器7附近沿基本上垂直于柱状间隔器7侧表面的方向偏斜。柱状间隔器7的截面最好为直线型形状，如十字形、长方形、T形、L形或类似形状。除了直线型的形状外，柱状间隔器7的截面也可以为圆形、椭圆形或类似形状。

柱状间隔器7的排列限定液晶区8的位置和尺寸，并影响在存在加置电压情况下液晶区8中的液晶分子9a是否表现为轴对称取向。为了限定液晶区8的位置和尺寸，柱状间隔器最好设在围绕每个象素区的至少四个位置上。所述的四个位置最好设置成在每个象素区内点对称或线对称(例如可以是对应每个象素的四个角的四个位置)。柱状间隔器7截面的一个侧边可以与液晶区8四个边中的任何一个接触。当柱状间隔器7的截面弯曲时，可以定位柱状间隔器7，使曲面的外切线基本上与液晶区8四个边中的任何一个对准。最好可将具有长方形截面的柱状间隔器7定位成与液晶区8四个边中的任何一个接触，以使长方形截面的长边平行于液晶区8的四个边之一。

例子

现在将描述本发明的例子，但是本发明并不限于此。

例1

参考图3A至3H，将描述根据本发明实施例1LCD装置的制造方法。

图3A至3H是描述制造LCD装置的方法的各个步骤的截面图。

在步骤3A中，在玻璃基板1的一个表面上形成包括每个象素区的R、G和B彩色部分的滤色片(未示出)和覆盖彩色部分之间间隔的黑矩阵(未示出)。在滤色片和黑矩阵上形成信号电极3。

在步骤3B中，在玻璃基板1上于黑矩阵(未示出)上形成柱状间隔器7。柱状间隔器7通过例如在基板上加感光树脂(如阻挡层)，并利用光掩膜构图所述感光树脂。于是，可以在一个构图步骤中形成柱状间隔器7。这样就省去如同包括多个构图步骤的方法所需要的精确对准，从而提高了装置的生产率，减少了装置的制造时间和制造成本。

在步骤3C中，在玻璃基板1上形成竖向准直层5b，所述玻璃基板1上已经形成有柱状间隔器7。

在步骤3D中，在玻璃基板2的一个表面上形成信号电极4。

在步骤3E中，在玻璃基板2上形成竖向准直层5a，所述玻璃基板2上已经形成有信号电极4。

在步骤3F中，把玻璃基板1和2贴附到一起。

在步骤3G中，通过把液晶材料注入到玻璃基板1和2之间的间隙形成液晶层(液晶区)8。

这样，在上述生产的LCD装置中，由于竖向准直层5a和5b，邻近竖向准直层5a和5b的一些液晶分子9a基本上沿与竖向准直层5a和5b垂直的方向取向。因为柱状间隔器7设置在液晶层8中每个象素区的每个液晶区的角上，柱状间隔器7可以限定各个液晶区，在每个所述的液晶区中液晶分子9a以轴对称方式取向。柱状间隔器7还起保持液晶单元的单元间隙的作用。而且，因为柱状间隔器7设置在每个象素区的每个液晶区的角上，柱状间隔器7不防碍把液晶材料注入到所述单元中，从而无需降低注入速度。这样，不易出现色谱现象，从而降低了由于色素现象而导致出现的显示不均匀性，因此改善了LCD装置的显示质量。

例2

图4A和4B描述了根据本发明例2的LCD装置。图4B是描述LCD装置的平面图，图4A是沿图4B中的直线y-y′所取的截面图。

在图4A和4B所示的LCD装置中，每个象素区的基板1上(即每个液晶区8内)设有轴对称定向固定层10。竖向准直层5b设置在轴对称取向固定层10上。

参考图4A，轴对称取向固定层10的厚度从它位于柱状间隔器7处的最大值逐渐变化，而且随着与柱状间隔器7的距离增加而减小，直到在两个相邻柱状间隔器7之间的中心轴处达到最小值。随着到下一柱状间隔器7的距离的减小所述厚度再次增加。这样轴对称取向固定层10的最低部分对应每个象素的中心。换句话说，在每个液晶区8中轴对称取向的轴对应于取向固定层10的最低部分。

这样，在图4A和4B所示的LCD装置中，能够控制轴对称取向的轴定位在轴对称取向固定层10的预定位置。

上面已经描述了如图1A、1B、4A和4B所示的被动矩阵型LCD装置，其中的每个象素限定为一个基板上呈条形结构的信号电极中的一个与另一基板上呈条形结构的信号电极中的一个交叉的区域。然而，本发明并不限于此，而且也可以用于主动矩阵型LCD装置，这种装置在一对基板之一上包括多个例如薄膜晶体管(TFTs)的开关元件，分别向开关元件发送门信号和源信号的两类信号电极，以及排列成方阵的多个象素电极，这些象素电极用通过开关元件发送的信号驱动。设置反电极，用以基本上覆盖另一电极的整个表面。

在下面的例3至例10中，描述根据本发明的第一实施例的柱状间隔器的其它截面形状和排列方式。

例3

参考图3A至3H，在玻璃基板1和2上(例如，7059：来自Corning Inc.)形成每个厚度大约为100nm的透明信号电极3和4。将JCR BLACK 535(来自JapanSynthetic Rubber Co.，Ltd.)旋转涂敷在ITO膜3上，厚度达到大约4.5μm，并在一个热的平板上于大约80℃温度下加热大约5分钟。利用掩膜使所得的结构经历约40秒种的接触曝光。本例中所用的掩膜使柱状间隔器7(每个的截面大约为25μm×25μm)设置在每个液晶区(尺寸大约为100μm×100μm)的四个拐角处和大体等距离平分所述液晶区的边的各个点上。在曝光步骤中照度大约为10mW/cm²，波长约为365nm。曝光后的结构用特殊的显影液(例如CD-200CR)(在大约25℃下稀释约50倍)显影约60秒种，在净水流中漂洗约60秒种，并在大约220℃的循环炉中后烘干约30分钟，这样形成柱状间隔器7。

将竖向准直层(例如，JALS-204：来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)加在每个基板的已经形成有大约80nm的ITO膜的侧面上，并在大约180℃下后烘干大约一小时，这样形成竖向准直层5a和5b。然后，用密封剂把基板1和2贴附在一起，从而制成液晶单元。

将具有各向异性的负介电液晶材料(Δε≈-0.4，大约Δn≈0.08，加有手性溶剂以便在大约为4.5μm的单元间隙内具有大约90°旋转)注入到制成的液晶单元中。当在基板1和2之间加有电压的情况下，在正交偏振状态下以偏振显微镜观察所得的结构时，观察到消光图样从液晶区的中心朝各个边延伸，如图6所示。于是，液晶分子按轴对称方式取。

例4

将JCR BLACK 535(来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)旋转涂敷在玻璃基板上，厚度约为6μm，并在热的平板上于大约80℃温度下加热约5分钟，有如例3一样。利用掩膜使所得的结构经历曝光、显影及后烘干，有如例3一样。本例中所用的掩膜使柱状间隔器7设在每个液晶区(尺寸大约为100μm×100μm)的四个拐角上和大体等距离平分所述液晶区的边的各个点上和/或大体等距离三等分所述液晶区的边的各个点上，有如图7和8所示。按照与例3同样的方式进行后面的处理，于是形成柱状间隔器7。当在基板1和2之间加有电压的情况下，在正交偏振状态下由偏振显微镜观察所得的结构时，观察到消光图样从液晶区的中心朝各个边延伸如图9和10所示。于是液晶分子按轴对称方式取向。

例5

将JCR BLACK 535(来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)旋转涂敷在玻璃基板上，厚度约为6μm，并在热的平板上在大约80℃温度下加热约5分钟，有如例3一样。利用掩膜使所得的结构经历曝光、显影及后烘干，有如例3一样。本例中所用的掩膜使柱状间隔器7沿每个液晶区40(尺寸大约为100μm×100μm)的各个边设置，在拐角上不设置柱状间隔器7，如图11所示。按照与例3同样的方式进行后面的处理，从而形成柱状间隔器7。当在基板1和2之间加有电压的情况下，在正交偏振状态下用偏振显微镜观察所得的结构，观察到消光图样从液晶区40的中心朝各个边延伸，如图12所示。于是液晶分子按轴对称方式取向。

例6

在玻璃基板1上(例如，7059：来自Corning Inc.)形成厚度约为100nm的ITO透明信号电极3。将V259-PA(来自Nippon Chemical Steel Co.，Ltd.)旋转涂敷在透明信号电极3上，厚度约为5μm，并在热的平板上于大约100℃温度下加热约3分钟，再在80℃的循环炉中加热大约10分钟。利用掩膜使所得的结构经过大约120分钟的接触曝光。本例中所用的掩膜使柱状间隔器7设置在每个液晶区40(尺寸大约为100μm×100μm)的四个拐角上和大体等距离平分所述液晶区40的边的各个点上。本例中的每个柱状间隔器7的长度为“a”，如图13所示。具体地说，位于液晶区40的两个拐角中间的柱状间隔器7在垂直于液晶区40的相邻侧边的长度方向上的长度为“a”，而位于液晶区40的角上的柱状间隔器7在垂直于液晶区40的两个相邻侧边的两个方向上的长度为“a”。

在曝光步骤中照度大约为10mW/cm²，波长约在365nm。曝光后的结构用0.4％-K₂CO₃水溶液显影大约150秒种，在净水流中漂洗大约120秒种，并在大约240℃的循环炉中后烘干约一小时，从而形成柱状间隔器7。将竖向准直层(例如，JALS-204：来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)加在每个基板的已经形成有大约80nm的ITO膜的面上，并在大约180℃下后烘干约一小时，从而形成竖向准直层5a。

也将竖向准直层(例如，JALS-204：来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)加在基板2的已经形成有厚度大约100nm的ITO透明电极4的面上，从而形成对准层5b。然后，用密封剂把基板1和2贴附在一起，从而制成液晶单元。

将具有各向异性的负介电液晶材料(Δε≈-0.4，Δε≈0.08，加有手性溶剂，以便在大约为5μm的单元间隙内具有大约90°旋转)注入到制成的液晶单元中。在正交偏振状态下用偏振显微镜观察所得的结构。

当长度“a”大于黑矩阵的线宽b时，柱状间隔器7伸出黑矩阵，进入液晶区40，从而降低了装置的孔径比。当长度“a”足够长时，在加有电压的情况下，每个液晶区内的液晶分子按轴对称方式取向。然而，当长度“a”小于5μm时，在加有电压的情况下不能得到所述的轴对称取向。

在本例中，柱状间隔器7的截面不必最好取为长方形。例如作为替代，所述截面可为具有圆拐角的长方形。这适用于本发明各例中所示的所有截面。这样，即使在照相平板印刷等过程中由于处理精度低而导致所述截面轻微变形的情况下，也可以达到本发明的效果。

例7

在玻璃基板1上(例如，7059：来自Corning Inc.)形成厚度约为100nm的ITO透明信号电极3。将V259-PA(来自Nippon Chemical Steel Co.，Ltd.)旋转涂敷在透明信号电极3上，厚度约为5μm，并在热板上于大约100℃温度下加热约3分钟，再在80℃的循环炉中加热约10分钟。利用掩膜使所得的结构经历曝光、显影及后烘干，有如例6一样。本例中所用的掩膜使圆形柱状间隔器7设置在每个液晶区40(尺寸大约为100μm×100μm)的四个拐角上和大体等距离平分所述液晶区40的边的各个点上，每个柱状间隔器7的直径为c，如图14所示。按照与例3同样的方式进行后面的处理，这样形成柱状间隔器7。然后，把基板1和2贴附在一起，从而制成液晶单元。

将具有各向异性的负介电液晶材料(Δε≈-0.4，Δn≈0.08，加有手性溶剂，以便在大约为5μm的单元间隙内具有大约90°旋转)注入到制得的液晶单元中。在正交偏振状态下用偏振显微镜观察所得的结构。

当柱状间隔器7的直径c大于黑矩阵的线宽b时(即c＞b)，柱状间隔器7伸出黑矩阵，从而降低了装置的孔径比。换句话说，限定每个象素区40的柱状间隔器7的长方形尺寸为，使该长方形(如图14中的单点划线所示)可以吻合在由邻近并包围象素区40的象素区所限定的区域内(如图14中的虚线所示)。当直径c足够长时，在加有电压的情况下，每个液晶区内的液晶分子按轴对称方式取向。然而，当直径c小于5μm时，在加有电压的情况下不能得到所述的轴对称取向。

例8

在玻璃基板1上(例如，7059：来自Corning Inc.)形成厚度约为100nm的ITO透明信号电极3。V259-PA(来自Nippon Chemical Steel Co.，Ltd.)旋转涂敷在透明信号电极3上，厚度约为5μm，并在热板上于大约100℃温度下加热大约3分钟，再在80℃的循环炉中加热大约10分钟。利用掩膜使所得的结构经历曝光、显影及后烘干有如例6一样。本例中所用的掩膜使长方形柱状间隔器7设在每个液晶区40(尺寸大约为100μm×100μm)的四个拐角上，使半圆形柱状间隔器7设在大体等距离平分所述液晶区40的边的各个点上，每个半圆形柱状间隔器7的半径为e，如图15所示。按照与例6同样的方式进行后面的处理，于是形成柱状间隔器7。然后，把基板1和2贴附在一起，从而制成液晶单元。

将具有各向异性的负介电液晶材料(Δε≈-0.4，Δn≈0.08，加有手性溶剂，以便在大约为5μm的单元间隙内具有大约90°旋转)注入到制得的液晶单元中。在正交偏振状态下用偏振显微镜观察所得的结构。

当柱状间隔器7的半径e大于黑矩阵的线宽b时(即e＞b)，柱状间隔器7伸出黑矩阵，从而降低了装置的孔径比。当半径e足够长时，在加有电压的情况下，每个液晶区内的液晶分子按轴对称方式取向。然而，当直径e小于5μm时，在加有电压的情况下不能得到所述的轴对称取向。

例9

在玻璃基板1上(例如，7059：来自Corning Inc.)形成厚度约为100nm的ITO透明信号电极3。将V259-PA(来自Nippon Chemical Steel Co.，Ltd.)旋转涂敷在透明信号电极3上，厚度约为5μm，并在热板上于大约80℃温度下加热大约3分钟。利用掩膜使所得的结构经历大约60秒种的接触曝光。用本例中所用的掩膜使正方形或圆形柱状间隔器7设置在每个液晶区40的四个角上和大体等距离平分所述液晶区40的边的各个点上，如图16A和16B所示。本例中所用的掩膜可以是有如下表1所示的数值ds(柱状间隔器7的边长或直径)和数值D(两个相邻的柱状间隔器7之间的间隔)的任何一种组合。在曝光步骤中照度大约为10mW/cm²，波长约为365nm。曝光后的结构用显影液CD(在大约25℃稀释大约15％)显影约150秒种，在净水流中漂洗约120秒种，并在大约200℃的循环炉中后烘干约一小时，从而形成柱状间隔器7。

将竖向准直层(例如，JALS-204：来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)加在基板的侧面上，形成厚度大约80nm，并在大约180℃下后烘干约一小时，从而形成竖向准直层5a。

也将竖向准直层(例如，JALS-204：来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)加在基板2的已经形成有厚度大约100nm的ITO透明电极4的侧面上，从而形成准直层5b。然后，用密封剂把基板1和2贴附在一起，从而制成液晶单元。

将具有各向异性的负介电液晶材料(Δε≈-0.4，Δn≈0.08，加有手性溶剂，以便在大约为5μm的单元间隙内具有大约90°旋转)注入到制得的液晶单元中。在正交偏振状态下用偏振显微镜观察所得的结构。

表1

间隔器各边的长度或直径(ds)、间隔器之间的间隔(D)和y＝(D/ds)

ds(μm)	10	10	10	10	10	10	10	20	20	20	20	20	20
														D(μm)	10	15	20	25	30	35	40	20	30	40	50	60	70
y(D/ds)	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5

ds	30	30	30	30	30	30	40	40	40	40	40	40	40
														D	15	30	45	60	75	90	20	40	50	60	7 0	80	100
y	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	1.0	1.0	1.25	1.5	1.75	2.0	2.5

ds	50	50	50	50	50	50	50
								D	25	50	60	70	80	90	100
y	0.5	1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0

在通过液晶层加有电压的情况下于正交偏振状态下用偏振显微镜观察所制得的各个液晶单元，表明具有不同的液晶单元(有表现良好的液晶分子轴对称取向，有的表现较差的轴对称取向)。

通过确定单元中大约300个以上象素中有多少个象素表现良好的轴对称取向评价所制得的每个液晶单元，并把制得的液晶单元分为三组，在图17中分别用如下符号表示：“○”(表示“好的”液晶单元，其中大约90％或更多的象素表现良好的轴对称取向，关于灰度级显示观察不到或很少的约略点和不均匀)；“△”(表示“灰色区”液晶单元，其中大约70％至大约90％的象素表现良好的轴对称取向，关于灰度级显示观察到轻微的约略点和不均匀性)；“灰色区”液晶单元可被用于某些用途，但不能用在其它的用途；“□”(表示“不能使用的”液晶单元，其中大约70％以下的象素表现良好的轴对称取向)。

在图17中的水平轴表示ds值，ds代表柱状间隔器7具有长方形截面(图16A)的情况下柱状间隔器7的边长或柱状间隔器7具有圆形形截面的情况下柱状间隔器7的直径。竖直轴表示y值(＝D/ds)，其中D代表相邻两个柱状间隔器7之间的间隔。根据图17，为了获得表现良好轴对称取向的象素具有满意百分比的液晶单元，因而可将其实际用于LCD装置中，参数y应在如下范围内：

0.1≤y≤4.49e^-0.0607ds+1.5，最好是：

0.1≤y≤4.49e^-0.0607ds+1.1。

例10

在玻璃基板1上(例如，7059：来自Corning Inc.)形成厚度约为100nm的ITO透明信号电极3。将JNPC-43(来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)旋转涂敷在透明信号电极3上，厚度约为5μm，并在热板上于大约80℃温度下加热大约3分钟。利用掩膜使所得的结构经历大约40秒种的接触曝光。本例中所用的掩膜使长方形柱状间隔器7沿每个液晶区40的四个边设置，如图18所示。参照图18，四个柱状间隔器7中每两个相对者都是沿垂直和平行于液晶区40一个边方向的长度分别为a和b，对于所述液晶区40而言，柱状间隔器7邻近该的边。例如，当液晶区40的边长d约为100μm时，两个相邻的液晶区之间的间隔c(相当于黑矩阵的宽度)约为20μm。在曝光步骤中照度大约为10mW/cm²，波长约各365nm。曝光后的结构用显影液CD(在大约25℃下稀释大约15％)显影大约150秒种，在净水流中漂洗大约120秒种，并在大约200℃的循环炉中后烘干约一小时，从而形成柱状间隔器7。当a＞c时，柱状间隔器7伸到液晶区40中，从而降低孔径比。

将竖向准直层(例如，JALS-204：来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)加在基板的面上，厚度约为80nm，并在大约180℃下后烘干大一小时，于是形成竖向准直层5a。

也将竖向准直层(例如，JALS-204：来自Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd.)加在基板2的已经形成有厚度大约100nm的ITO透明电极4的面上，这样形成对准层5b。然后，用密封剂把基板1和2贴附在一起，从而制成液晶单元。

将具有各向异性的负介电液晶材料(Δε≈-0.4，Δn≈0.08，加有手性溶剂，以便在大约为5μm的单元间隙内具有大约90°旋转)注入到制得的液晶单元中。在正交偏振状态下用偏振显微镜观察所得的结构。

通过确定单元中大约300个以上象素中有多少个象素表现良好的轴对称取向(“轴对称百分比”)评价所制得的每个液晶单元。结果示于表2中。

表2

长度b、注入时间和轴对称百分比之间的关系

b(μm)	10	15	20	25	30	40	60	80	90	95	99	100
													b/d(％)	10	15	20	25	30	40	60	80	90	95	99	100
注入时间(h)	＜1	＜1	＜1	1	＜1.5	2	3	5	18	28	73	×
													轴对称百分比(％)	20	60	71	76	83	91	100	100	100	100	100	×

在表2中，符号“×”表示不能注入液晶材料，或者因为没有液晶材料注入不能实现轴对称取向。表2表明当数值b(柱状间隔器7沿与其相邻液晶区的边平行的方向上的长度)较长时，轴对称百分比高，从而能够制成显示均匀性高的LCD装置。然而，当长度b大体与液晶区的边长d相等时，液晶材料不能注入到液晶单元中，从而不能制造LCD装置。因此，最好b/d的值不超过99％。

当长度b低于某一特定值时，轴对称百分比开始下降。只要每个液晶区实现了轴对称取向，就不会导致严重问题。然而，因为百分比低，当进行灰度级显示时，可能观察到更多的约略点或不均匀性。当百分比低于大约70％时，LCD装置就不能实际使用了。因此，最好b/d的值高于20％。当轴对称百分比高于90％时，即使进行灰度级显示，也观察不到或极少有约略点或不均匀性。当注入时间过长时，在生产时间方面出现问题。因此，最好b/d的值在大约40％至90％范围内。

实施例2

在实施例2中，将描述根据本发明的PALCD装置。

图19是描述根据本发明实施例2的PALCD装置的截面示意图。

该PALCD装置包括透明玻璃或类似的基板28，和等离子体发生基板22，液晶层29介于二者之间。等离子体发生基板22包括彼此相对的介电层23和基板24，条状结构的隔离壁27设在等离子体发生基板22的介电层23和基板24之间。隔离壁27、基板24和介电层23限定呈条形结构的放电沟道25，每个放电沟道25含有通过放电进行电离的气体。每个放电沟道25包括用于使电离气体电离的阳极A和阴极K。

在基板28面对液晶层29的表面上设置结构与实施例1中同样的滤色片33。设置有起数据线作用的条形结构透明电极30，使与条形结构的放电沟道25交叉，例如垂直。液晶层29介于基板28与介电层23之间，而且由多个柱状间隔器37保持彼此之间恒定的单元间隙。在液晶层29中，由多个柱状间隔器37限定多个液晶区26。在基板28与介电层23面对液晶层29的表面上都设置有准直薄膜(未示出)。显示单元21包括基板28、滤色片33、透明电极30和液晶层29。

在所述LCD装置的一个面上(图中的上表面)设置偏振片(未示出)。在该LCD装置的另一个面上设置另一个偏振片(未示出)和后照光(未示出)。

可以通过与制造图1A和1B所示实施例1的LCD装置的方法大体相同的方法制造该LCD装置。如图19所示，用离子体发生基板22代替图3D中的玻璃基板2。离子体发生基板22本身可以用本领域任何公知的制造方法制造。

在所制得的LCD装置中，因为柱状间隔器37设置在液晶层29中每个象素区的每个液晶区26的拐角处，柱状间隔器37可以限定各个液晶区26，在每个所述的液晶区26中，液晶分子按轴对称方式取向。柱状间隔器37也起保持液晶单元的单元间隙的作用。而且，因为柱状间隔器37设在每个象素区的每个液晶区的拐角处，柱状间隔器37不防碍把把液晶材料注入到单元中，从而无需降低注入速度。这样，不易出现色谱现象，从而降低了由于色素现象而导致出现的显示不均匀性，因此改善了LCD装置的显示质量。

当至少在基板28与介电层23之一上设置如同实施例1中的轴对称取向固定层时，就能够把每个液晶区(其中的液晶分子通过轴对称取向固定层以轴对称方式取向)的轴与预定的位置对准，从而提供了稳定的轴对称取向。

最好使柱状间隔器37排列成基本上在滤色片33的黑矩阵内(或者具有尽可能小的部分伸出黑矩阵)，如图20A和20B所示。柱状间隔器37与黑矩阵对准，最佳地改善了光透射和增大了LCD装置的显示区域。

根据实施例2，在介电层23和基板28面对液晶层29的表面上设置竖向准直层。因此，当液晶层29使用具有各向异性的负介电液晶分子时，在未加电压的情况下，液晶分子按大体垂直于基板表面的形式排列，在加以电压的情况下，在每个液晶区中按轴对称方式排列。因此，能够实现具有良好视场角特性的高对比度显示，其中在每个液晶区中液晶分子轴对称排列。

另外，偏振片设置使成各自的偏振轴彼此垂直，而且在未加电压的情况下液晶分子以大体垂直于基板表面的形式排列。因此，通过一个偏振片入射到液晶面板上的光不能透过液晶面板，从而产生高质量的黑色显示，并因此而获得高对比度。

虽然实施例1或2中的柱状间隔器37的截面形状可以是十字形，如图21A所示，本发明的柱状间隔器37的截面形状可为任何其他形状。例如，本发明所用柱状间隔器的其他可能的截面形状包括长方形、T形、L形、圆形和椭圆形构，分别如图21B至21F所示，或这些形状的任何变形。还应该理解，如本发明的例3至例10中所示柱状间隔器的任何其他形状或排列也可以用于本发明的实施例1或2。

如上所述，因为只在每个象素区的局部区域设置柱状间隔器，柱状间隔器将不防碍把液晶材料注入到液晶单元中，从而无需降低注入速率。这样，不易出现色谱现象，从而降低了由于色谱现象而导致的显示不均匀，因此改善了LCD装置的显示质量。

由于存在竖向准直层，与竖向准直层接触的液晶分子可以基本上垂直于竖向准直层排列。因为柱状间隔器最好设置在围绕每个液晶区的至少四个位置上，柱状间隔器可以限定各个液晶区，在每个所述的液晶区中液晶分子轴对称取向。柱状间隔器7还起保持液晶单元的单元间隙的作用。

因此，根据本发明能够提供具有良好视场角特性的高对比度显示，其中在每个液晶区中液晶分子按轴对称方式排列。这样，本发明的LCD装置可适用于个人计算机、文字处理器、娱乐设备、电视机中，或用于显示板、窗户、门、墙壁或类似的利用光阀效应的装置中。另外，本发明的LCD装置也可以用于在高质量电视机(例如HDTV)、CAD应用的平面显示器或类似设备中使用的大屏幕平面显示装置。

各种其他改型对本领域的技术人员是显然并可以容易地作出的，而不脱离本发明的范围和精神。因此，后附权利要求的范围并不限于这里的描述，而权利要求的范围应理解为更宽。

Claims (22)

1.一种液晶显示装置，包括：

第一和第二基板；

介于第一和第二基板之间的液晶层；

用于限定第一和第二基板之间间隙的柱状间隔器；

设置在第一和第二基板面对液晶层的一侧上的电极，用于通过液晶层加以电压；以及

由电极限定的象素区，其中：

液晶层包括具有各向异性的负介电液晶分子；

在第一和第二基板面对液晶层的表面上及柱状间隔器的表面上设置竖向准直层；

液晶层包括由柱状间隔器限定的液晶区；

每个象素区包括一个液晶区；以及

液晶区中的液晶分子在未加电压的情况下以大体垂直于第一和第二基板表面的方式排列，而在加以电压的情况下以轴对称方式排列。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中：

至少在一个竖向准直层上设置聚合物材料的轴对称取向固定层，所述竖向准直层设在第一和第二基板面对液晶层的表面上。

3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中：

柱状间隔器设置在围绕每个象素区的至少四个位置上。

4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中：

在每个象素区中柱状间隔器至少按点对称和线对称中的一种形式布置。

5.一种根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中：

柱状间隔器设置成分别与每个象素区的四个拐角或四边接触。

6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其中：

每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形、圆角长方形、十字形、T形、L形、圆形和椭圆形构成的一组中选择。

7.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其中：

柱状间隔器设在每个象素区的每个拐角和沿每个边的两个等距离分布的位置上。

8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中：

每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形、圆角长方形、圆形和半圆形构成的一组中选择；

外接每个象素区的柱状间隔器的长方形的尺寸如下，即该长方形可以吻合在由相邻并包围该象素区的象素区限定的区域内；而且

每个柱状间隔器的短边或直径为5-50μm。

9.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中：

0.1≤y≤4.49^e-0.0607ds+1.5，这里

y＝D/ds；

D表示两个相邻柱状间隔器之间的间隔；

ds表示柱状间隔器具有长方形截面的情况下柱状间隔器的长方形截面的短边长度，或柱状间隔器具有圆形截面的情况下柱状间隔器的圆形载面直径的长度；以及

y是D和ds的比值。

10.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中：

所述的柱状间隔器设置成分别与相应位置的每个象素的除象素拐角以外的四个边接触。

11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其中：

每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形和圆角长方形构成的一组中选择；

每个柱状间隔器的垂直于柱状间隔器与象素区接触边的边为5-50μm，但比相邻两个象素区的间隔短；

每个柱状间隔器的平行于柱状间隔器与象素区接触边的另一边比象素区的边长的20％长，但是比所述边长的90％短。

12.根据权利要求1的液晶显示装置，还包括：

包含第一基板的等离子体发生基板，面对第一基板的介电层，以及排列成条形的多个放电沟道，每个放电沟道由第一基板、介电层和一个或多个设置在第一基板与介电层之间的隔离壁限定；

面对等离子体发生基板的介电层的第二基板，彼此之间保持恒定间隙，第二基板包括设在第二基板面对介电层的表面上的多个信号电极，所述信号电极设置成与放电沟道的条形结构交叉的条形结构。

13.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中：

至少在一个竖向准直层上设置聚合物材料的轴对称取向固定层，所述竖向准直层设在介电层和第二基板面对液晶层的表面上。

14.根据权利要求13所述的液晶显示装置，其中：

柱状间隔器设在围绕每个象素区的至少四个位置上。

15.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中：

在每个象素区中柱状间隔器至少按点对称和线对称中的一种形式布置。

16.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中：

柱状间隔器设置成分别与每个象素区的四个拐角或四边接触。

17.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中：

每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形、圆角长方形、十字形、T形、L形、圆形和椭圆形构成的一组中选择。

18.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中：

柱状间隔器设在每个象素区的每个拐角和沿每个边的至少两个大体等距离分布的位置上。

19.根据权利要求18所述的液晶显示装置，其中：

每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形、圆角长方形、圆形和半圆形构成的一组中选择；

外接每个象素区的柱状间隔器的长方形的尺寸如下，即该长方形可以吻合在由相邻并包围该象素区的象素区限定的区域内；而且

每个柱状间隔器的短边或直径为5-50μm。

20.一种根据权利要求18所述的液晶显示装置，其中：

0.1≤y≤4.49^e-0.0607ds+1.5，这里

y＝D/ds；

D表示两个相邻柱状间隔器之间的间隔；

ds表示柱状间隔器具有长方形截面的情况下柱状间隔器的长方形截面的短边长度，或柱状间隔器具有圆形截面的情况下柱状间隔器的圆形截面直径的长度；以及

y为D与ds的比值。

21.根据权利要求12所述的液晶显示装置，其中：

所述的柱状间隔器设置成分别与相应位置的每个象素的除象素拐角以外的四个边接触。

22.根据权利要求21所述的液晶显示装置，其中：

每个柱状间隔器的沿着平行于第一和第二基板表面的平面的截面从由长方形和圆角长方形构成的一组中选择；

每个柱状间隔器的垂直于柱状间隔器与象素区接触边的边为5-50μm，但比相邻两个象素区的间隔短；

每个柱状间隔器的平行于柱状间隔器与象素区接触边的另一边比象素区的边长的20％长，但是比所述边长的90％短。

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