CN1181517A - 共面切换液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种共面切换液晶显示装置,具有象素区二维矩阵,其中每个象素区包括第一和第二附属区。当没加电场时,在第一和第二附属区液晶分子各自取向互为90°。当施加一电压时,液晶分子同方向旋转并维持第一和第二附属区的取向相互成90°。另一种情况,在没有施加电场时,在第一和第二附属区液晶分子指向同一取向,当施加一电压时,液晶分子朝相反方向旋转,同时维持它们的取向的对称关系。

Description

共面切换液晶显示装置

本发明涉及液晶显示装置，尤其是一种共面切换(IPS)激励矩阵液晶显示装置。

液晶显示(LCD)装置通常具有形状断面小结构轻及低功耗需求的特征。尤其是激励矩阵液晶显示(AM-LCD)装置，其包括能由激励器件激励的一两维象素矩阵，并且是具有很高的期望作为高图象质量平面板显示器。在那些激励矩阵液晶显示装置中发现广泛使用的是采用薄膜晶体管(TFTS)作为激励器件切换各象素的薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)装置。

常规的AM-LCD装置利用一双向列(TN)电光效应，并包括夹在两个基板之间的一个液晶层。当对该基板施加一基本与其垂直的电场时，该液晶层被激励。

美国专利NO.3807831中公开了一种共面切换液晶显示装置，它具有一液晶层，它是在当电场基本上平行地施加到中间夹有液晶层的两基板时被激励的，该液晶显示装置包括交替排列的交替并列电极。

日本专利公报NO.21907/88中公开了一种基于TN电光效应的AM-LCD装置，并包括交替或交叉指型阵列的交替并列电极，用于减少一公共电极和漏极汇流线之间或一公共电极和一栅极汇流线之间的寄生电容的目的。

图1中示出了一种常规共面切换液晶显示装置。所示的常规液晶显示装置包括：被两个玻璃基板11、12夹在中间的一液晶层，和固定在一玻璃基板11上的交叉指型排列的交替并列电极70。当在电极70之间施加一电压时，产生一平行于玻璃基板11、12并与电极70的交叉指型齿垂直的液晶激励电场E1，从而改变液晶分子21的取向。因此，在电极70之间施加的电压有效地控制了通过液晶层的光透射率，在这个说明书中的用的“液晶分子的取向”指的是液晶分子长轴的方向。

对于图1所示的共面切换液晶显示装置，当施加一电压时，液晶分子需要在某一方向上旋转以便实现稳定地显示。为满足这样一种需要，通常将液晶分子初始定位于稍偏于与液晶激励电场垂直的一个方向上。具体地说，液晶显示分子被初始定位在相对于与电极的交叉指型齿的平行对垂直的方向或Φ_LCO(＜90°)的方向上。在此说明中，电场的方向和液晶分子的定位将被说明为相对于一基准方向(Φ＝0)在-90°至90°的一范围内(逆时针方向是正)，该基准方向是与电极的交叉型齿平行对垂直的。如后面所描述的，为实现是够的显示对比度，需要将液晶分子由初始取向旋转45°。因此，最好是在45°≤Φ_LCO＜90°的范围内的一角度定向液晶分子。在图1所示的共面切换液晶显示装置中，液晶分子的初始取向自电极交叉指型的平行对顺时针稍作转动(如从上基板12所看到的)。因此，当施加一电压时，液晶分子被如箭头所示顺时针旋转。

图1所示的液晶单元是由两个极化透射轴(极化的方向)相互垂直的面对面的极化器夹在中间，通过该液晶单元的光的透射率T用下面公式(1)表示： $T=\frac{1}{2}{\sin }^2\left\{2({\mathrm{\φ}}_P\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{LC}})\right\}{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{\π\Δnd}}{\mathrm{\λ}}\right)-----\·\·\·\left(1\right)$

这是Φ_LC表示当对一液晶分子施加电压时该液晶分子的取向，Φ_P为其上照入光的极化器透射轴的方向，Δn为各向异性液晶层的折射率，d为单元的厚度(液晶层的厚度)，λ为光波长。由其出光的极化器透射轴的方向Φ_A由下式表示：Φ_A＝Φ_P+90°或Φ_A＝Φ_P-90°。根据前面的等式(1)用平行于基板的液晶激励电场，能够通过液晶分子取向的变化控制光的透射率。如果极化器中的一个的透射轴方向和液晶分子的初始向相一致(Φ_LCD＝Φ_P或Φ_LCD＝Φ_A)，那么当没有施加任何电压时，液晶显示装置进入一暗显示状态。如果在一液晶激活电场作用下液晶分子的取向旋转了近似45°，那么透射率变为最高，且液晶显示装置进入一亮显示状态。当然，极化器也可被设置为当施加一电压时，液晶显示装置将进入一暗状态。

为简便起见，假设在上下基板之间的液晶层中液晶分子是匀速旋转的。基于这样一种简化型式的讨论基本上不影响本发明的原理。然而，实际上那些与上、下基板表面接触的液晶分子是相对稳定地固定在其位置上的，基本上不改变它们的取向，而那些定位于上、下基板之间接近中间部分的液晶分子在一很大的范围内变化它们的取向。出于这些基本的考虑，在施加电场作用下液晶分子旋转通过的共面角ΦLC被表示为液晶层的横向坐标的函数。

为实现足够的显示对比度，在整个液晶层中液晶分子的取向可以被旋转大致45°。然而，对于上述的原因，几乎位于上、下基板之间中间位置的液晶分子实际上旋转了45°以上。

在PCT国际公布(国际公布号WO91/10936)中公布的日本申请No.505247/93中描述了在TN液晶显示器件中很差的观察角度特性的改进，其是由共面切换液晶显示装置来实现的。由于它们非常好的观察特性角，所以近来共面切换激励矩陈液晶显示装置被考虑作大尺寸显示监视器的候选者。

图2示出了当所施加的电压变化时，随着改变对液晶显示装置的观察方向，图1所示液晶显示装置的透射率的变化。观察方向被定义为Φ_obs和θ_obs，这是Φ_obs是与垂直于电极方向的一个方向所成的角度，θ_obs自与基板垂直的一个方向倾斜的一个角度。在得到图2所示测量结果所使用的一个试样液晶显示单元被设置为：Φ_LC＝85°，Φ_P＝85°及Φ_A＝-5°。该试验液晶单元有交叉指型排列交替并行电极，包括每个具有5μm宽并与相邻的交叉指型齿相互间隔15μm的交叉指型齿。试样液晶单元液晶材料的折射率各向异性Δn是0.067。试样液晶单元厚4.9μm。从图2中可看出按照观察方向透射率的变化并不很大。因此，图1所示的共面切换液晶显示装置具有很好的观察角度特性。

然而，图1所示的共面切换液晶显示装置存在一个问题，即根据观察角度的不同，显示的图象可以看起来是带兰色的或带红色的。

图3所示为当液晶显示装置进入一亮显示状态时，对应于变化的观察方向图1所示液晶显示装置的透射率随波长的变化。图3所示的测量结果是与得到图2所示测量结果使用相同的液晶单元获得的。在该液晶显示单元中，由于在液晶单元进入一亮显示状态时液晶显示分子的取向是40°，所以，当施加一电压时，取向Φ_LC自初始取向Φ_LCO＝85°变化约45°。从图3中可看出，当液晶显示单元进入一亮显示状态时，在观察方向Φ_obs＝40°处透射频谱的峰值朝波长较短的方向移动，使显示的图象偏兰，而在观察方向Φ_obs＝-50°处透射频谱的峰值朝较长波长方向移动，使得显示的图象偏红。在与上述观察方向间隔180°的观察方向上观察到的是同样的趋向。

如前面所述的，在共面切换液晶显示装置在显示对比度和层次变换自如方面比常规TN液晶显示装置具有更好的特性的同时，还存在根据观察方向偏移的问题。

在上面所述的液晶显示器中，在缺少任何施加电压时液晶显示分子定向在初始取向Φ_LCO＝85°。当施加了一电压使液晶单元进入亮显示状态时，由于取向Φ_LC自初始取向Φ_LCO＝85°变化了45°，所以液晶分子的取向Φ_LC是40°。对观察者来说看起来显示图像偏兰的方向对应于这个取向Φ_LC，而对观察者来说看起来显示图像偏红的方向对应于与取向Φ_LC垂直的取向。在基于折射的显示模式中，如前面所描述的液晶单元实现的，具有满足Δn.d＝λ/2关系的光最有效地通过液晶单元，这可从公式(1)中看出。基于观察角度，即从观察液晶单元的角度看的着色，是由于该视角上液晶显示层的折射(Δn.d)关系引起的。

在下面将详细的描述在视角方面液晶显示层折射的关系。

设定在光透射方向和液晶显示分子长度方向之间形成的角用θ2表示，对应于在垂直于称为晶体光轴方向的一个方向被振荡(极化)的正常光射线的折射率由n_o表示，对应于与该光轴平行的被振荡(极化)非常规光线的折射率由n_e表示。当光是倾斜地加至液晶单元上时，有效的折射率各异向性Δn′由下面公式(2)给出： $\mathrm{\Δ}{n}^{\′}=\frac{n_e{n}_o}{\sqrt{n_e{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_2+n_o{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_2}}-n_o-----\·\·\·\left(2\right)$

当光是垂直地加至液晶显示单元时，由于θ₂＝90°，所以有效折射率各异向性Δn′＝n_e-n_o。在对观察者来说显示图像看起来为兰色的方向，由于视角倾斜至液晶显示分子的长度方向，所以角θ₂变为θ₂＜90°，而Δn′变成较小。在从视者角度看显示图像为偏红色的方向，由于视角倾斜到垂直于液晶显示分子长度方向的一个方向上，所以角度θ₂仍保持θ₂＝90°，而Δn′＝Δn。图4A和4B示出了折射率各异向性随视角的变化。

当光斜射至液晶单元时，由于液晶层的基本厚度d′是按＝d/COSθ_obs给出的，所以基本厚度d′与视角被倾斜的方向无关而变的较大。

由于折射率各异向性和液晶厚度二者的变化，所以使折射(Δn′.d′)变化，根据视角改变着色。下面表1示出了着色内容

表1

	Δn	d	Δn.d	附注
					稍兰着色	减少	增加	减少	*
稍红着色	不变	增加	增加	**

*当液晶单元在亮显示状态时，液晶分子的长度方向。

**与液晶分子的长度方向垂直的方向。

如前面所描述的，常规共面切换液晶显示装置在某些方向上不能避免显示图像的着色。

从经验数据和上面的考虑出发，发明者使本发明致力于抑制在共面切换激励矩阵液晶显示装置中的着色。

本发明的目的是提供一种共面切换液晶显示装置，其能够使由于视角变化产生的显示图像着色降至最小，并能显示高质量的图像。

按照本发明的第一种方式提供了一种共面切换液晶显示装置，它包括一象素区二维矩阵，每个象素区包括能够补偿相互着色特性的两个附属区。按照这种设置，显示的图像看为兰色或红色的方向相互补偿，从而抑制了由于视角的变化即，观察液晶显示装置的角度变化造成的显示图像的着色。

按照本发明的第二种方式提供的一种共面切换液晶显示装置，它包括一象素区二维矩阵，每个象素区具有在对其没有施加任何电场时液晶分子指向为第一取向的第一附属区，具有当没有对其施加任何电场时液晶分子指向在与第一取向为90°处延伸的一个第二取向的一个第二附属区，及电场产生装置，其用于在液晶密封层中产生一共面电场，并对液晶分子施加共面电场，以在维持第一取向和第二取向相对为90°的同时旋转液晶分子。根据这种设置，当液晶显示装置由暗显示状态变为亮显示状态时，显示图像看起来稍兰和稍红的方向相互补偿，因此抑制了由视角度变化造成的显示图像着色。

按照本发明的第三种方式，本按照第二种方式的液晶显示装置中，电场产生装置包括设置在第一附属区和第二附属区的多个平行对电极，设本第一附属区的电极相对于设在第二附属区的电极成90°延伸。当施加一电压时，液晶分子在一个方向旋转而它们的第一和第二取向相互保持相对应的90°，所以显示的图像看来稍兰或稍红的方向相互补偿，因此抑制了由视角变化造成的显示图像着色。

按照本发明的第四种方式，在按照第二种方式的液晶显示装置中，电场产生装置包括多个平行对电极，电极在第一附属区和第二附属区中直线延伸，当不对其施加任何电场时，液晶分子取向为与在第一附属区和第二附属区中电极延伸方向成45°，这种设置也有效地抑制了由视角变化造成的显示图像着色。

根据本发明的第五种方式，按照第二种方式的液晶显示装置还包括一前基板和一后基板，象素区位于前基板和后基板之间，液晶分子相对于前基板和后基板基本上为零预倾斜角。按照这种结构，在第一附属区和第二附属区的液晶分子稳定地操作。

按照本发明的第六种方式，按照本发明第二种方式的液晶显示装置还包括一前基板和一后基板，象素区位于前基板和后基板之间，其中液晶分子相对于前基板和后基板有一喷射型图形的预倾斜角，且靠近前基板和后基板的液晶分子的预倾斜角不同于其它液晶分子的预倾斜角。按照这种设置，在第一附属区和第二附属区中的液晶分子稳定地操作。

按照本发明的第七种方式提供的一种共面切换液晶显示装置，它包括一象素区二维矩阵，每个象素区包括当没有对其施加电场时液晶分子指向第一取向的第一附属区，当没有对其施加一电场时其液晶分子指向与第一取向相同的第二取向的第二附属区，及电场产生装置，其用于在液晶密封层中产生共面电场并向液晶分子施加该共面电场，以在保持第一取向和第二取向对称关系的同时反方向旋转液晶分子。按照这种设置，当液晶显示装置在一亮显示状态时，由于在第一附属区和第二附属区的液晶分子是与它们的初始取向反向旋转大致45°，所以在第一和第二附属区液晶分子的取向相互处于成90°状态。所以在显示的图像看起来稍兰或稍红的方面相互补偿，从而抑制了由于视角度变化造成的显示图像的着色。仅有当液晶显示装置完全处于一亮显示状态时，在第一和第二附属区液晶分子的取向才相互处于成90°状态。然而，即使当液晶显示装置显示中间层次时，也部分地实现着色补偿，与常规液晶显示装置相比更好地减少了显示图象的着色。此外。由于在第一和第二附属区中液晶分子的初始取向没有必要相互不同，所以该液晶显示装置能够相对简单地生产。

按照本发明的第八种方式，在按照第七种方式的液晶显示装置中，电场产生装置包括多个平行对电极，电极在第一附属区和第二附属区中延伸并在第一附属区和第二附属区之间的边界处弯成一V形。按照这种设置，电极被弯成V形的边界分开了液晶分子被反方向旋转的两个附属区。

按照本发明的第九中方式，在按照第七种方式的液晶显示装置中，电场产生装置包括多对面对面电极，它们的每个具有一较长臂和一较短臂，它们是以相互间的一预定角延伸并限定了一长方形区，面对面电极对本第一附属区和第二附属区中被倒置。每对具有一较长臂和一较短臂的面对面电极对限定了一长方形区，例如一细长的长方形区，一平行四边形区，或一梯形区。因此，能够在被电极对围绕的区产生对应于短臂稍倾斜的一电场。由于电场被倾斜所处的方向是由电极对的布局确定的，所以通过倒置在附属区中电极对的布局，在两个附属区中液晶分子以相反的方向被旋转。

按照本发明的第十种方式，在按照第九种方式的液晶显示装置中，没有施加任何电场时，电极的短臂相对于与液晶分子的每个第一和第二取向垂直的一个方向稍微倾斜。按照这种设置，甚至在短臂的附近液晶分子旋转方向也是稳定的，使液晶显示装置操作稳定，并增加了在生产液晶显示装置的过程中记录误差的容许范围。

按照本发明的第十一种方式，在按照第七种方式的液晶显示装置中，电场产生装置包括设在第一附属区和第二附属区的多个平行对电极，设在第一附属区的电极相对于设在第二附属区的电极成90°延伸，其中第一和第二取向的每个平行于一个方向延伸，该方向是平分在第一附属区中平行对电极延伸的方向和第二附属区中平行对电极延伸的方向之间形成的一个角。这种设置在抑制由于视角变化造成的显示图像着色方面也是有效的。

按照本发明的第十二种方式，在按照第七种方式的液晶显示装置中，其中当液晶材料注入第一和第二附属区时，第一和第二取向的每一个基本上是与液晶材料流动方向相同的。根据这种设置，注入液晶材料所需要的时间周期可以被减少，且在液晶材料被注入之后将产生的被称作流动取向的取向缺陷被减至最小。

按照本发明的第十三种方式，按照第七种方式的液晶显示装置还包括一前基板和一后基板，象素区被设置在前基板和后基板之间，液晶分相对于前基板和后基板有一实质上为零的预倾斜角。按照这种设置，在第一和第二附属区的液晶分子稳定地工作。

按照本发明的第十四种方式，按照本发明第七种方式的液晶显示装置还包括一前基板和一后基板，象素区设在前基板和后基板之间，其中液晶分子相对于前基板和后基板有喷射形图形的倾斜角，且靠近前基板和后基板的液晶分子的倾斜角与其它液晶分子的倾斜角不同。这种设置对稳定在第一和第二附属区中液晶分子操作也是有效的。

通过下面参照对本发明实施例加以说明的附图及描述，将会很清楚地理解本发明的上述目的、特征和积极效果。

图1是一种常规共面切换液晶显示装置的部分断面透视图；

图2是图1所示共面切换液晶显示装置的透射率在不同观察方向上随施加电压变化的曲线图；

图3示出了当图1所示的共面切换液晶显示装置处于亮显示状态时，其在不同方向上随波长变化的透射率。

图4A和4B是说明折射率各异向性随视角变化的示意图；

图5A至5E是本发明液晶显示装置各种基本形式的截面示意图；

图6A是本发明第一实施例的液晶显示装置的平面剖视图；

图6B是图6A中沿线6B-6B的横截面图；

图7是本发明第二实施例液晶显示装置的平面剖视图；

图8是本发明第三实施例的液晶显示装置的平面剖视图；

图9是本发明第四实施例的液晶显示装置的平面剖视图；

图10是本发明第五实施例的液晶显示装置的平面剖视图；

图11是本发明第六实施例的液晶显示装置的平面剖视图；

图12是本发明第七实施例的液晶显示装置的平面剖视图；

图13是图12所示的液晶显示装置的放大的部分平面剖视图；

图14是本发明第八实施例的液晶显示装置的放大的部分平面剖视图；

图15A和15B是本发明第九实施例液晶显示装置的示意图。

下面将结合图5A至图5B描述本发明液晶显示装置的各种基本形式。

图5A所示的第一种形式的液晶显示装置具有设在一象素区中并具有各自的初始取向为90°的液晶分子21的两个附属区1、2。在附属区1、2中设有电极70，其设置为平行电极对用于产生电场E1以激励液晶分子21，在附属区1、2内的电极是相互成90°在各自方向上延伸的。当对液晶显示装置施加一电压时，液晶分子21以相同的方向旋转，在图5A中为顺时针方向，而它们的取向保持相互90°的间隔。因此，显示图象看起来稍兰和稍红的方向相互补偿，从而抑制了由于视角改变，即观察液晶显示单元的角度改变造成的图像着色。

图5B所示的第二种形式的液晶显示装置具有设在一个象素区中的两个附属区1，2，且它们之中各自的液晶分子21初始取向相同，即相平行。液晶分子21是被在附属区1、2之间交界外弯折为V形的平行电极对70产生的电场E1激励的。当对液晶显示装置施加一电压时，在附属区1内的液晶分子逆时针旋转，在附属区2内的液晶分子顺时针旋转。当液晶显示装置处于亮显示状态时，由于在附属区1、2中液晶分子是以与它们的初始取向旋转了大致45°，所以在第一附属区和第二附属区液晶分子的取向相互间为90°。因此，显示图像看起来稍兰和稍红的方向相互补偿，从而抑制了由于视角改变造成的图象着色。仅有当液晶显示装置完全在一亮显示状态时，在附属区1、2中液晶分子21的取向相对为90°。然而，即使当液晶显示装置显示中间色调时，也能比常规共面切换液晶显示装置更好地部分地实现着色补偿以减少显示图像的着色。

图5C所示的第三种形式的液晶显示装置具有设在一个象素区中的两个附属区1、2，并具有各自初始取向相同即相互平行的液晶分子21。液晶分子21被平行电极对电极70产生的电场E1激励，每个电极70具有相互大致相垂直延伸的一长臂和一短臂，致使每对电极70之间限定了一细长区域。在第一附属区1、2中的电极对相互颠倒，即倒置。

在图5C所示的电极对围绕的每个细长的区域中，电极对产生稍微向电极70的短臂方向倾斜的电场。电场倾斜的方向取决于电极对的布置。例如，如果电极对被设置成电极对每个电极是一L形，那么共面电场相对于电极70的短臂方向稍微反时针倾斜(见图5C中附属区2)。如果电极对被设置成电极对的每个电极是一倒置的L形，那么共面电场相对于电极70的短臂稍顺时针的倾斜(见图5C中附属区1)。由于这些原因，当对液晶显示装置施加一电压时，本附属区1中的液晶分子反时针旋转，而在附属区2中的液晶分子顺时针旋转。因此，在显示图像看起来稍兰和稍红的方向相补偿，从而抑制由于视角改变造成的显示图像着色。

图5C所示的电极布置是否能在附属区1、2中所需的方向上产生足以倾斜以旋转液晶分子的电场，这是由电极长臂的长度和短臂的长度之间的比率确定的。例如，如果被电极对围绕的细长区域太窄，那么由于产生的共面电场是在与电极的长臂横切的方向，所以这样的电极布置不是很好。

如图5C所示，用于产生电场E1以激励液晶分子21的每个电极对包括两个面对的电极，在它们之间共同限定了一细长方形区域，而且每个电极包括相互垂直延伸的一个长臂和短臂。然而，对液晶分子21围绕的由每对电极对限定的区域可以是在电极能够产生稍倾斜的电场的范围内的任何形状，这里的稍倾斜是相对于在那个区域中与液晶分子21初始取向垂直的一个方向而言。例如，由每个电极对限定的区域可以是一四边形，如平行四边形、一梯形或其它除图5C所示细长方形之外的类似形状。因此，每个电极70的长臂和短臂之间的角不限于90°，可以是包括钝角的任何不同的其它角度。每个电极70的短臂可以是一弯曲的形状。

图5D所示的第四种形式的液晶显示装置具有设在一个象素区中并具有液晶分子21的两个附属区1、2及用于激励液晶分子21的电极70，其中电极70在相同方向，即相互平行的方向延伸。在附属区1、2中的液晶分子21具有相互为90°的初始取向。在附属区1、2中，液晶分子21被排列为使它们对电极70的方向斜45°。按照图5D所示的液晶显示装置，附属区1、2所对应的视角特性相互补偿，从而以抑制显示图像的着色。

图5E所示的第五种形式的液晶显示装置具有设在一个象素区内并具有各自初始取向相同，即相平行的液晶分子21的两个附属区1、2。在附属区1、2中设有电极70，其设置为平行电极对用于产生电场E1以激励液晶分子21，设在附属区1、2中的电极是以相互为90°在各自的方向上延伸的。液晶分子21被取向为平行于平分在附属区1中电极对中电极70的方向和附属区2中电极对中电极70的方向之间形成的角的一个方向。具体地说，液晶分子21被均匀地取向在相对附属区1和附属区2中电极70方向为45°。按照图5E所示的液晶显示装置，附属区1、2对应于它们的视角特性相互补偿，从而抑制显示图像的着色。

下面将经结合图6A、6B至图15A、15B描述本发明液晶显示装置的详细实施例。那些在图6A、6B至图15A、15B中所示部件与图5A至5E中所示相同的部分使用相同的标号表示。

下面将参照图6A和6B描述第一实施例的液晶显示装置。

如图6A所示，第一实施例的液晶显示装置包括多个水平栅汇流线55和多个垂直漏汇流线56，它们共同围绕以二维矩阵设置的象素区。激励器件54分别位于栅汇流线55和漏汇流线56交叉点附近并分别与象素区联结。

每个象素区具有第一和第二附属区1、2。源电极71和公共电极72是各包括垂直和水平阶梯结构组合的平面形。具体地说，源电极71和公共电极72的垂直阶梯结构设在第一附属区，源电极71和公共电极72的水平阶梯结构设在第二附属区。源电极71和公共电极72有交替定位的横档。源电极71和公共电极72通过一内层绝缘膜57部分地一个在另一个上叠放(见图6B)。源电极71和公共电极72的叠放区提供了一附加电容。为防止线路断开，公共电极72通过图6A所示的上、下线a、b延伸超过在栅汇流线55延伸方向相互相邻排列的象素。

如图6B所示，公共电极72、源电极71和漏极汇流线56被设在第一基板11上。公共电极72是通过内层绝缘膜57与源极71和漏极汇流线56绝缘的。虽然在图6A和6B中未示出，栅汇流线55也是通过内层绝缘膜57与源极71和漏极汇流线56绝缘的。上面所述的设在第一基板11上的结构被保护绝缘膜59覆盖。在上面所述结构的一激励矩阵基板的表面上，设置了一层包括绝缘有机聚合膜用于校正激励矩阵基板表面的校正膜31。

三基色R、G、B的彩色滤色器(未示出)与象素区一起设在面对激励矩阵基板(后基板)的第二基板12(前基板)上。一遮光的黑矩阵(未画出)设在象素区之外的区域。另一包括绝缘有机聚合物膜的校正膜32设在第二基板12上用于校正其表面。

激励矩阵基板和对面的基板以它们的设有校正膜31、32的内表面相互面对，且相互间用被它们之间密封的液晶层20间隔。两个极化器(未画出)分别设在基板的外表面上。

校正膜31、32的表面被处理为图6A所示的在第一和第二附属区定向液晶分子21的取向。具体地说，当没有施加电场时，液晶分子21被校正膜31、32定向以致使液晶分子21自平行于源极71或公共电极72的横档的一个方向略微顺时针的移动，且在第一和第二附属区1、2内有液晶分子21有各自的相互间成90°初始取向(当没有施加电场时的取向)。液晶层20包括一向列的液晶层，并有正的(P型)非传导性的各向异性。如果采用负(n型)非传导性的各向异性液晶层，那么液晶分子可以被取向在一个与附属区1和附属区2的每个所示的角度相差90°的一个角度上。

极化器的透射轴是相互垂直的。极化器中一个的透射轴是与在第一附属区1中液晶分子的初始取向相一致，而另一个极化器的透射轴是与本第二附属区2中液晶分子的初始取向相一致。

下面将描述第一实施例液晶显示装置的生产过程。首先，在玻璃基板上形成由Cr制成的栅汇流线55和公共电极72，然后用由氮化硅(SiNx)构成的内层绝缘膜57将它们覆盖。然后一非晶硅(a-Si)膜作为激励晶体管层形成在栅汇线55上方，并在其间放入内层绝缘膜57。然后形成由Cr构成的漏汇流线57和源电极71。然后用是氮化硅(SiNx)构成的保护绝缘膜将上述结构覆盖。

购置上面已设有彩色滤色器和遮光黑矩阵的一玻璃基板并用作另一玻璃基板12。

聚合物的校正膜分别形成在如此构成的激励矩阵基板和彩色滤色器基板的表面上。然后在分开的区中使用光致抗蚀剂通过掩膜擦除处理校正校正膜，致使在第一和第二附属区中的液晶分子的取向如前面所述的那样相互成90°。之后，基板被放置为相互面对并相间隔4.5μm，并将折射率各向异性Δn为0.67向列的液晶材料注入空腔室内。基后，极化器加至基板的各自外表面上。

在这个实施例中，在用光致抗蚀剂通过掩膜擦除处理在分开的区域中校正校正膜的同时，校正膜也可通过对分开的区域施加极化光在分开的区中被校正。

按照图6A所示的结构，当施加一电压时，在第一和第二附属区1、2中液晶分子的取向在一个方向(顺时针)被旋转，同时是相互90°角间隔的。因此，显示图像看起来稍兰和稍红的方向相互补偿，从而抑制了由于视角变化造成的显示图像的着色。

下面将参照附图7描述本发明第二实施例的液晶显示装置。

如图7所示，按照本发明第二实施例的液晶显示装置包括多个水平栅汇流线55和多个垂直漏汇流线56，它们共同围绕以二维矩阵设置的象素区。激励器件54分别位于栅汇流线55和漏汇流线56交叉点附近并分别与象素区联结。

在图7中，漏汇流线56在它们的垂直方向被弯折，致使每个二维矩阵象素区是一V形的。

每个象素区具有第一和第二附属区1、2。如图7中所看到的，用于产生液晶激励电场的源极71和公共电极72是水平阶梯结构组成的一平面形。该阶梯结构具有在被分为附属区1、2的象素区沿漏汇流线56被弯折至-V形的横档，附属区1、2设在图7中在横档弯曲处上部和下部位置。由于这个V形，电极相对于图7中的垂直方向在第一附属区1内反时针倾斜，并对应于图7中的垂直方向在第二附属区2内顺时针倾斜。

图7所示的液晶显示装置结构具有与图6B所示第一实施例液晶显示装置相似的横截面形状。校正膜31、32设在玻璃基板11、12的各自表面上。然而，不像图6A所示的液晶显示器那样，在图7中所示的液晶分子是在图7中垂直地相互平行一致地取向的。

在基板各自的外表面上设置的极化器具有相互垂直的各自的透射轴。极化器中的一个的传递轴方向是与液晶显示分子唯一的初始方向相一致的。

按照图7所示第二实施例的液晶显示装置。除了液晶分子的取向和极化器透射轴的方向之外，基本上可以用与图6A和6B所示的第一实施例液晶显示装置相同的方式制造。

当对图7所示的液晶显示装置施加一电压时，在第一附属区1中产生方向相对于水平方向稍逆时针倾斜的液晶激励电场，而在第二附属区2中产生方向相对于水平方向稍顺时针倾斜的液晶激励电场。响应所产生的液晶激励电场，在没电场情况下已被一致地垂直取向的液晶分子21在第一附属区1中顺时针旋转；在第二附属区中反时针旋转。

当液晶显示装置在一亮显示状态时，在第一和第二附属区1、2中每个区内的液晶分子21相对于它们的初始取向被旋转45°。因此，在第一和第二附属区1、2中液晶分子21的取向是相互成90°。所以，在显示图象看起来稍兰和稍红的方向相互补偿，从而抑制了由于视角改变造成的显示图像着色。仅有当液晶显示装置是完全在亮显示状态时，在附属区1、2中液晶分子21的取向相互才为90°。然而，即使当液晶显示装置显示中间色度，与常规的共面切换液晶显示装置相比也能够部分地实现着色补偿，较好地减少了显示图像的着色。

因为不需要使在各个附属区中的液晶分子初始取向不一致，所以图7所示的第二实施例液晶显示装置的优点是生产过程比图6A所示的第一实施例液晶显示装置的生产过程更简单。

下面将参照图8描述本发明第三实施例的液晶显示装置。

如图8所示，第三实施例的液晶显示装置包括多个水平栅汇流线55和多个垂直漏汇流线56，它们共同围绕以二维矩阵设置的象素区。激励器件54分别位于栅汇流线55和漏汇流线56交叉点附近并分别与象素区联结。

每个象素区具有第一和第二附属区1、2。第一和第二附属区1、2中每一个具有多个由源极71和公共电极72围绕的细长方形区域，每个细长方形区是由包括源极71和公共电极72的一电极对限定后，该源极71和公共电极72是相互面对并包括基本相互垂直的一个长臂和一短臂。在附属区1、2中每一个中的长方形区是由相同排列的电极对限定的。在附属区1、2中电极对被相互倒置，即颠倒。具体地说，在第一附属区1中的各个长方形是被-L形电极对围绕的，而在第二附属区2中的各个长方形是被倒置的L形电极对围绕的。

图8所示的液晶显示装置的结构具有与图6B所示第一实施例液晶显示装置横截面形状相似的一横截面形状。在玻璃基板11、12的各自表面设有校正膜31、32。然而，与图6A所示的液晶显示装置不同，图8所示的液晶分子21在图8中是相互平行一致垂直取向的。

在基板各自的外表面上设置的极化器具有各自相互垂直的透射轴。其中一个极化器的透射轴是与液晶分子唯一的初始方向相一致的。

按照图8所示的第三实施例的液晶显示装置可以用与图6A和6B所示的第一实施例液晶显示装置相同的方式制作。

在被电极对所围绕的细长方形区内，可以产生相对于电极的短臂方向稍倾斜的电场。电场倾斜的方向取决于电极对的布置。当对图8所示的液晶显示装置施加一电压时，在第一附属区1中产生方向相对于水平方向稍逆时针倾斜的液晶激励电场，而在第二附属区2中产生方向相对于水平方向稍顺时针倾斜的液晶激励电场。对应于所产生的液晶激励电场，在没电场情况下已经相互平行一致垂直取向的液晶分子21在第一附属区1中顺时针旋转，而在第二附属区2中反时针旋转。

当液晶显示装置处于一亮显示状态时，在第一和第二附属区1、2中每个区中的液晶分子21相对于它们的初始取向基本上旋转45°。因此，在第一附属区1和第二附属区2中的液晶分子21取向相互间成90°。因此，显示图像看起来稍兰和稍红的方向相互补偿，从而抑制了视角改变造成的显示图像的着色。仅有当液晶显示装置完全为一亮显示状态时，在第一附属区1和第二附属区2中液晶分子21的取向相互为90°。然而即使当液晶显示装置显示中间色度，也能够部分地实现着色补偿，与图1所示的常规共面切换液晶显示装置相比能够较好地减少显示图像的着色。

因为不需要使在各个附属区中液晶分子的初始取向不同，所以图8所示第三实施例液晶显示装置的优点是生产过程比图6A所示的第一实施例液晶显示装置的生产过程简单。还有，按照第三实施例，在二维矩阵中象素区不是弯折的结构，而且漏汇流线56在图8中垂直方向上直线延伸。由于图8所示第三实施例液晶显示装置整体性比图7所示第二实施例液晶显示装置简单，所以较少承受由漏汇流线56损坏等可能产生的缺陷。

下面将结合图9描述本发明的第四实施例液晶显示装置。

如图9所示，第四实施例液晶显示装置包括多个水平的栅汇流线55和多个垂直的漏汇流线56，它们共同围绕以二维矩阵设置的象素区。激励器件54分别位于栅汇流线55和漏汇流线56的交叉点附近，并分别与象素区联结。

在图9中，用于产生液晶激励电场的源极71和公共极72被弯成-V形。

每个象素区具有第一附属区1和第二附属区2。每个第一和第二附属区1、2有由源极71和公共电极72围绕的多个平行四边形区域。每个平行四边形区域是由包括源极71和公共电极72的一对相面对电极限定的。每个电极具有相互间为钝角延伸的一长臂和一短臂。

在附属区1、2中每个区中的平行四边形区域是由排列相同的电极对围绕的。在附属区1、2中的电极对是例置的，即相互颠倒，具体地说，在第一附属区1中每个平行四边形区是被一对L形电极围绕的，而在第二附属区2中每个平行四边形区是由一对倒置的L形电极围绕的。

第四实施例液晶显示装置能够一致地并稳定地显示图像，由于即使在电极被弯成V形的区域和象素的端区域，在各附属区液晶分子不被旋转在与所需要方向相反的方向上，所以第四实施例液晶显示装置能够一致并稳定地显示图像。

下面将结合图10描述本发明第五实施例的液晶显示装置。

如图10所示，第五实施例液晶显示装置包括多个水平的栅汇流线55和多个垂直的漏汇流线56，它们共同围绕以二维矩阵设置的象素区。激励器件54分别位于栅汇流线55和漏汇线56的交叉点附近，并分别与象素区联结。

该液晶显示装置也具有如图1所示常规液晶显示装置那样相互平行延伸的源极71和公共电极72。源电极71和公共极72是一个构成如图10所示水平阶梯结构的平面形。在第一和第二附属区的液晶分子21具有相互成90°的各自的初始取向。在第一和第一附属区1、2中的液晶分子21被取向为致使它们的长轴与源极71和公共极72延伸方向成45°延伸。根据第五实施例的液晶显示装置，第一和第二附属区1、2根据视角特征相互补偿，从面抑制了由于视角变化造成的着色。

下面将结合图11描述本发明第六实施例的液晶显示装置。

第六实施例的液晶显示装置基本上与图6A所示的第一实施例相同。在第一和第二附属区1、2中用于产生液晶激励电场的源极71和公共电极72的方向相互成90°。然而，在第六实施例中，在第一和第二附属区1、2中液晶分子被初始取向在一致相同的方向。液晶分子21被取向在平行于将在第一附属区源极71和公共电极72的方向和第二附属区2中源极71和公共电极72的方向之间角度平分的方向上。具体地说，液晶显示分子被取向在相对于各个附属区1、2中源极71和公共电极72成45°。

当对一液晶显示装置施加一电压时，由于在第一和第二附属区1、2中液晶分子21被旋转在相反方向，所以第六实施例的液晶显示装置能够抑制由于视角度变化造成的图像着色。

下面将结合图12和13描述本发明第七实施例的液晶显示装置。

如图12和13所示，第七实施例液晶显示装置包括多个水平的栅汇流线55和多个垂直漏汇流线56，它们共同围绕以二维矩阵设置的象素区。激励器件54分别位于栅汇流线55和漏汇流线56的交叉点附近，并分别与象素区联结。

用于产生液晶激励电场通常象栅汇流线一样水平延伸的源极71和公共电极72被弯折为-V形。液晶显示分子21被相互一致平行地沿栅汇流线55的方向取向在图12和图13中水平的方向上。在两个基板(图6B中所示基板11、12)以给定的间隔相互组合在一起后，注入液晶显示材料以致使其水平地流入组合结构间的空间。其中一个极化器透射轴方向是与液晶分子的初始取向相一致的。

在源极71和公共电极72的V弯折处象素区被分为第一和第二附属区1、2。在产生一液晶激励电场时，在第一附属区1液晶分子21被反时针旋转，在第二附属区液晶分子21顺时针旋转。

按照第七实施例，源极71和公共电极72被弯折成与图7第二实施例一样的V形。然而，由于栅汇流线55或漏汇流线56不被弯折，而是直的，所以液晶显示装置的结构不复杂，因而能够高效的制作。

此外，由于液晶分子21的初始取向与液晶材料流入基板之间空间的方向相同，所以在减少时间周期情况下液晶材料可很方便地注入。另外，在液晶材料注入之后将产生的被称为流动取向的取向缺陷也被减至最小。

下面将结合图14描述本发明第八实施例的液晶显示装置。

除了下面将说明的特征之外，第八实施例液晶显示装置是与图12和图13所示的第七实施例液晶显示装置相似的。图14示出了第八实施例液晶显示装置的特征。

如图9中所示第四实施例那样，第八实施例液晶显示装置被设置为即使在电极被弯折为V形的区域和端部区域，也能使在每个附属区中的液晶分子稳定以所需要的方向旋转。具体地说，每个第一和第二附属区1、2具有3多个由源极71和公共电极72围绕的平行四边形区域。每个平行四边形区域是由源极71和公共电极72构成的一对相面对的电极所限定的。其中每个电极具有相互以一钝角延伸的一长臂和一短臂。

在每个附属区1、2中的平行四边形区域是被排列相同的电极对围绕的。在附属区1、2中电极对是相互倒置的，即相互颠倒。具体地说，在第一附属区1中每个平行四边形是被一对L形电极围绕的，而在第二附属区2中每个平行四边形是被一对倒L形电极围绕的。

源极71和公共电极72的短臂是以与图9所示第四实施例的短臂方向不同的方向延伸的，即，稍倾斜于与液晶分子21初始取向相垂直的一个方向，以这样一个角度延伸，即长臂和短臂之间形成的角比如果短臂不被倾斜时大。

由于下面的理由图14所示的结构是有积极效果的：如果源极71和公共电极72的短臂是如图9所示的第四实施例那样垂直于液晶分子21的初始取向定向，那么由于在短臂的极点附近产生的液晶激励电场(在电极极点附近垂直于电极臂产生的电场)平行于液晶显示分子的初始取向，所以在这样一个区域产生了旋转液晶分子的力矩。其结果，液晶分子旋转的方向不稳定。然而，按照图14所示的结构，源极71和公共电极72是稍倾斜于与液晶分子21初始取向相垂直的一个方向，是以长臂和短臂之间形成的夹角与短臂不倾斜时相比要大的一个角度倾斜的。所以，即使在短臂极点的附近，也产生与在同一附属区中其它区域方向相同的旋转液晶分子的力矩。因此，液晶分子可以更稳定地旋转。

第八实施例液晶显示装置提供了下面一些其它优点：因为源极71和公共电极72的短臂是倾斜的，尤其是，由于在远离V弯折区的象素区的周边区域短臂被倾斜，所以在生产过程中记录误差的允许范围大于图9所示的第四实施例。

如前面所述，源极71和公共电极72的短臂是稍倾斜于与在象素区边缘区域和V弯折区中液晶分子的初始取向相垂直的一个方向。然而，源极71和公共电极72的短臂既可在象素的边缘区稍倾斜，也可在V弯折区稍倾斜。例如，仅为了增加在生产过程中记录误差允许范围的目的，可以倾斜在象素区边缘区域的短臂，而在V弯折区中短臂可以是与图9相同的设置。

下面将结合图15A和15B描述本发明第九实施例液晶显示装置。

第九实施例液晶显示装置停留在液晶分子的初始取向，更具体地说，相对于基板的液晶分子预倾斜的方向。

在图14所示的结构中，液晶分子是取向一致的，并当施加一液晶激励电场时，根据电极结构在各自的第一和第二附属区中以不同的方向旋转。为了在每个第一和第二附属区中稳定地旋转液晶分子，液晶分子最好在第一和第二附属区二者中相等地初始取向。具体地说，在图14中，在三维空间，液晶分子的初始取向最好应是尽可能精确地与源极71和公共极72间的V形角的平分线垂直，并且最好应尽可能地与基板(图6B中所示基板11、12)平行。按照通常液晶校正使用的擦除处理，可知液晶分子是与基板成一预倾斜角取向的。根据采用的校正膜材料，预倾斜角典型的范围从2°至5°。图15B所示为基板间不一致取向的液晶分子，液晶分子应以喷射形取向图形取向，如图15A所示，即通过那些靠近基板的液晶分子的预倾斜角不一致，以致于使液晶分子整体平行于基板常规地取向。喷射形取向图形使液晶分子在每个第一和第二附属区中稳定地操作。喷射形取向图形不仅能应用于图14的第八实施例，也可用于其它实施例。

下面将描述第本发明的第十实施液晶显示装置。

如上面第九实施例所描述的，液晶分子的初始取向尽可能地与基板平行。为了这个目的，第十实施例液晶显示装置使用使用预倾斜角基本是零的液晶校正膜材料。具体地说，该液晶校正膜材料包含由日本合成橡胶公司生产的液晶校正膜材料JALS-428。由于使用的这种液晶校正膜材料，液晶分子被取向在与擦除方向垂直的方向上，且预倾斜角基本上为零。所以每个第一和第二附属区的液晶分子可以稳定地工作。在其它液晶校正膜材料中，预定倾斜角基本为零的是由尼桑化学工业公司生产的液晶校正膜材料SE-1180，虽然它在平行于擦除方向的方向上取向液晶分子，它也具有很小的预倾斜角(由0°至1°)

本发明的最佳实施例已使用特定的词语进行了描述，这样描述的目的是为了说明，应认识所能做的一些改进和变动并没有离开本发明权利要求的精神或范围。

Claims (14)

1、一种共面切换液晶显示装置，其特征在于它包括一象素区二维矩阵，每个象素区包括能够相互补偿着色特性的两个附属区。

2、一种共面切换液晶显示装置，其特征在于它包括一象素区二维矩阵，每个象素区包括：

在没有对其施加电场时，其液晶分子指向在第一取向的第一附属区；

在没有对其施加电场时，其液晶分子指向延伸在与所述第一取向成90°的第二取向的第二附属区；及

用于在液晶密封层产生共面电场并向所述液晶分子施加共面电场以在一个方向旋转液晶显示分子的电场产生装置，同时维持所述第一取向和所述第二取向相互为90°。

3、根据权利要求2所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于所述的电场产生装置包括设置在所述一附属区和所述第二附属区的多个平行对电极，在所述第一附属区设置的电极与在所述第二附属区设置的电极成90°延伸。

4、根据权利要求2所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于：所述的电场产生装置包括多个平行对电极，在所述第一附属区和所述第二附属区中所述电极直线延伸，在没有对其施加电场时，其中所述液晶分子被取向在与所述第一附属区和所述第二附属区中电极延伸方向为45°。

5、根据权利要求2所述的共面液晶显示装置，其特征在于还包括一前基板和后基板，所述象素区设在所述前基板和所述后基板之间，所述液晶分子相对于所述前基板和所述后基板有一实质上为零的预倾斜角。

6、根据权利要求2所述的共同液晶显示装置，其特征在于：还包括前一基板和后基板，所述象素区设在所述前基板和所述后基板之间，所述液晶分子相对于所述前基板和所述后基板有一喷射图形的预倾斜角，靠近所述前基板和后基板的液晶分子的预倾斜角不同于其它液晶分子的预倾斜角。

7、一种共面切换液晶显示装置，其特征在于它包括一象素区二维矩阵，每个象素区包括：

在没有对其施加电场时，其液晶分子指向在第一取向的第一附属区；

在没有对其施加电场时，其液晶分子指向与所述第一取向相同的第二取向的第二附属区；

用在液晶密封层产生共面电场并向所述液晶分子施加共面电场以在相反方向旋转液晶显示分子的电场产生装置，同时维持所述第一取向和所述的第二取向的对称关系。

8、根据权利要求7所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于：所述的电场产生装置包括：多个平行对电极，所述电极在所述第一附属区和所述第二附属区延伸，并在所述第一附属区和第二附属区的边界处被弯折成一V形。

9、根据权利要求7所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于：所述电场产生装置包括多对面对面电极，每个电极具有相互以一预定角延伸并限定一长方形区的一长臂和短臂，在所述的第一附属区和所述第二附属区中所述面对面电极对是相倒置的。

10、根据权利要求9所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于：电极的短臂稍倾斜于与在没有施加电场时液晶分子的每个所述第一和第二取向相垂直的方向。

11、根据权利要求7所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于：所述电场产生装置包括设在第一附属区和第二附属区的多个平行对电极，设在所述第一附属区的所述电极与设在所述第二附属区的所述电极成90度延伸，其中所述的每个第一和第二取向平行于平分在所述第一附属区延伸的平行对电极方向和在所述第二附属区延伸的平行对电极方向之间形成的角的方向延伸。

12、根据权利要求7所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于其中每个第一和第二取向基本上与在将液晶材料注入第一和第二附属区时液晶材料流动的方向相同。

13、根据权利要求7所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于还包括一前基板和一后基板，所述象素区设置在所述前基板和所述后基板之间，其中所述液晶分子相对于所述前基板和所述后基板具有实质上为零的预倾斜角。

14、根据权利要求7所述的共面切换液晶显示装置，其特征在于还包含一前基板和一后基板，所述象素区设置在所述前基板和所述后基板之间，其中所述液晶分子具有相对于所述前基板和所述后基板而言的成喷射形图形预倾斜角，靠近所述前基板和所述后基板的液晶分子的预倾斜角不同于其它液晶分子的预倾斜角。

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