CN1758095A - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的液晶显示装置包括图像单元区，每一个图像单元区包括透明区和反射区，透明区用于提供透射模式显示，而反射区用于提供反射模式显示。在这些图像单元区的每一个中，第一电极包括由导电膜形成的固态区和没有提供导电膜的非固态区，在施加电压时，通过在固态区附近产生的倾斜电场，液晶层形成液晶畴，每一个液晶畴都是放射状倾斜取向。第二基板包括阶梯状部分，该阶梯状部分具有位于反射区中的上层和位于透射区中的下层以及使上层和下层互相连接的侧面，并且该阶梯状部分的侧面位于反射区中并被第二电极覆盖。

Description

液晶显示装置

技术领畴

本发明申请涉及一种液晶显示装置，尤其是一种具有宽视角特性和能产生高质量显示的液晶显示装置。

背景技术

最近几年，薄而轻的液晶显示装置用作个人计算机和移动信息终端装置的显示器。但是，常规的扭曲向列(TN)型和超扭曲向列(STN)型液晶显示装置的视角窄。已经采取了多种技术开发来解决这个问题。

改进TN或STN型液晶显示装置的视角特性的典型技术是向其增加光学补偿板。另一个方法是采用横向电场模式，其中在液晶层上施加关于基板水平的电场。横向电场模式液晶显示装置已经在近几年引起公众的注意并批量生产。又一种技术是采用DAP(垂直定向相的变形)模式，其中把具有负介电各向异性的向列液晶材料用作液晶材料，并把垂直定向定向膜用作定向膜。这是ECB(电控双折射效应)模式的一种类型，其中通过使用液晶分子的双折射效应控制透射率。

虽然横向电场模式是一种有效改进视角的方法，它的生产方法比常规的TN型装置的生产方法的生产余量低，因此很难实现装置的稳定生产。这是因为基板之间的间隙或偏振板的透射轴(偏振轴)相对于液晶分子的定向轴的方向移动的变化极大地影响显示亮度或对比度。这需要进一步的技术发展来准确地控制这些因素并由此实现装置的稳定生产。

为了使DAP模式液晶显示装置实现均匀显示而没有非均匀显示，需要定向定向控制。例如，可以通过磨擦对定向膜的表面进行定向处理，提供一种定向控制。但是，当对垂直定向定向膜进行磨擦处理时，磨擦条纹可能出现在显示的图像上，不适合批量生产。

鉴于此，本发明人与其他人一起在日本特开专利公开号为2003-43525的专利申请中公开了另一种不使用无磨擦处理来进行定向控制的定向方法，其中在通过其间的液晶层互相面对的一对电极之一上提供多个开口，从而液晶分子的定向方向由产生在这些开口的边缘部分的倾斜电场控制。用该方法，可以在每个图像单元的整体上获得稳定取向，其中液晶分子取向具有足够连续性，由此改进了视角并实现了高质量的显示。

在现有技术(例如，参见日本特开专利公开号11-101992)中已经提出了在室外和室内都能产生高质量显示的液晶显示装置。这种类型的液晶显示装置称为“透射-反射液晶显示装置”，并且每图像单元区包括反射区和透射区，在反射区图像以反射模式显示，在透射区图像以透射模式显示。

但是，将使用倾斜电场的定向控制应用到透射-反射液晶显示装置的最优配置还没有发现。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种具有宽视角特性和高显示质量的透射-反射液晶显示装置。

按照本发明的一个方面，液晶显示装置包括第一基板；第二基板；和提供在第一基板和第二基板之间的液晶层。多个图像单元区的每一个是由提供在第一基板的一个表面上的第一电极和提供在第二基板上的第二电极定义的，第一基板更接近液晶层，第二电极与第一电极相对且液晶层夹在其间。在多个图像单元区的每一个中，第一电极包括由导电膜形成的固态区和没有提供导电膜的非固态区，当在第一电极和第二电极之间没有施加电压时，液晶层是垂直定向状态，而当在第一电极和第二电极之间施加电压时，通过在邻近的固态区产生的倾斜电场，至少在第一电极的固态区上，形成多个第一液晶畴，每一个沿放射状的倾斜方向。多个图像单元区的每一个包括一个透明区和一个反射区，透明区用于使用来自第一基板的入射光提供透射模式显示，而反射区用于使用从第二基板入射的光提供反射模式显示。在多个图像单元区的每一个中，在反射区的液晶层的厚度dr小于在透射区的液晶层的厚度dt，第二基板包括一个梯状部分，它具有位于反射区内的上层，和位于透射区内的下层，和使上层和下层互相连接的侧面，并且梯状部分的侧面是位于反射区内而且由第二电极覆盖。

在本发明的一个优选实施例中，多个第一液晶畴的取向与非固态区上的液晶层的取向是连续的。

在本发明的一个优选实施例中，第一电极的固态区包括多个单元固态区，每一个基本上由非固态区包围，并且多个第一液晶畴的每一个是与多个单元固态区的每一个对应形成的。

在本发明的一个优选实施例中，多个单元固态区的每一个具有旋转对称的形状。

在本发明的一个优选实施例中，多个单元固态区的每一个通常大体上是圆周形状。

在本发明的一个优选实施例中，多个单元固态区的每一个大体为矩形形状。

在本发明的一个优选实施例中，多个单元固态区的每一个大体为矩形形状，且矩形形状具有大体弧形角部。

在本发明的一个优选实施例中，多个单元固态区的每一个是具有锐角拐角的形状。

在本发明的一个优选实施例中，在多个图像单元区的每一个中，多个单元固态区的至少一个单元固态区的边缘部分上液晶层的厚度de小于该至少一个单元固态区的中央部分上液晶层的厚度dc。

在本发明的一个优选实施例中，该至少一个单元固态区的边缘部分表面的高度高于该至少一个单元固态区的中央部分表面的高度。

在本发明的一个优选实施例中，第一基板包括透明基板和提供在该透明基板和第一电极之间的层间绝缘膜。该层间绝缘膜具有第一区域，其中层间绝缘膜的更邻近液晶层的一个表面的高度连续地变化。该至少一个单元固态区的边缘部分位于第一区域上。

在本发明的一个优选实施例中，层间绝缘膜具有第二区域，其中层间绝缘膜的更接近液晶层的一个表面的高度基本上是恒定的。该至少一个单元固态区的中央部分位于第二区域上。

在本发明的一个优选实施例中，在液晶层上的入射光是圆偏振光，并且液晶层调制该圆偏振光以进行显示。

在本发明的一个优选实施例中，当把电压施加在第一电极和第二电极之间时，由于的倾斜电场，在非固态区上至少形成一个沿放射状倾斜方向的第二液晶畴。

在本发明的一个优选实施例中，多个第一液晶畴的取向与该至少一个第二液晶畴的取向是连续的。

在本发明的一个优选实施例中，第一电极的非固态区具有至少一个开口。

在本发明的一个优选实施例中，该至少一个开口是多个开口，并且该至少多个开口中的一些具有基本相同的形状和基本相同的大小并放置成形成至少一个具有旋转对称的单元网格。

在本发明的一个优选实施例中，该多个开口中的该至少一些的每一个具有旋转对称的形状。

在本发明的一个优选实施例中，第一电极的非固态区包括至少一个切除(cut-out)区。

在本发明的一个优选实施例中，该至少一个切除区是多个切除区，并且该多个切除区是规则排列的。

在本发明的一个优选实施例中，在多个图像单元区的每一个中，第一电极的非固态区的面积小于第一电极的固态区面积。

在本发明的一个优选实施例中，在对应多个第一液晶畴的至少一个第一液晶畴的区域中，第二基板包括取向调整结构，该取向调整结构施加取向调整力，用来至少在存在施加电压时，将该至少一个第一液晶畴中的液晶分子放置成放射倾斜取向。

在本发明的一个优选实施例中，该取向调整结构提供在与该至少一个液晶畴的中央部分相对应的区域中。

在本发明的一个优选实施例中，取向调整结构施加取向调整力，用来在没有施加电压时将液晶分子也放置成放射倾斜取向。

在本发明的一个优选实施例中，该取向调整结构是伸入液晶层的至少一个突起。

在本发明的一个优选实施例中，该至少一个突起包括位于反射区的突起，而且液晶层的厚度是由位于反射区的突起定义的。

在本发明的一个优选实施例中，该至少一个突起是包括位于在透射区的突起的多个突起。

在本发明的一个优选实施例中，第一基板和第二基板中的至少一个包括光屏蔽层，用来防止光照射到位于透射区域的突起。

在本发明的一个优选实施例中，第二基板包括位于多个图像单元区中的每一个的透射区的单个突起。

在本发明的一个优选实施例中，第一突起的侧面相对于第二基板的基板平面以小于90。的角度倾斜。

在本发明的一个优选实施例中，取向调整结构可以包括水平取向平面，其提供在第二基板靠近液晶层的一侧。

在本发明的一个优选实施例中，取向调整结构施加取向调整力，用来仅在施加电压的情况下将液晶分子定向成放射倾斜取向。

在本发明的一个优选实施例中，取向调整结构可以包括提供在第二电极中的开口。

在本发明的一个优选实施例中，第一基板包括至少一个在非固态区上具有倾斜面的突起，该突起在第一基板的平面内的剖面形状与固态区和非固态区之间的边界的形状一致，而且该突起的倾斜面具有取向调整力，用来倾斜液晶层中的液晶分子，倾斜方向与由倾斜电场提供的取向调整方向相同。

在本发明的一个优选实施例中，突起覆盖第一电极的固态区的边缘部分。

在本发明的一个优选实施例中，第一电极包括用来限定透射区的透明电极，和用来限定反射区的反射电极。

在本发明的一个优选实施例中，第二基板还包括选择性地提供在多个图像单元区的每一个的反射区内的透明介电层。

在本发明的一个优选实施例中，提供在多个图像单元区的每一个中的透明介电层与提供在与每个图像单元区相邻的至少一个图像单元区中的透明介电层连续。

在本发明的一个优选实施例中，第一基板还包括与多个图像单元区的每一个相对应提供的切换装置。第一电极是为多个图像单元区的每一个提供的图像单元电极，并且由切换装置切换，且第二电极是与该多个图像单元电极相对的至少一个反电极。

在本发明的一个优选实施例中，该多个图像单元区以包括多行和多列的矩阵图案排列；在每一帧中，在该多个图像单元区中的第一图像单元区中，施加在液晶层上的电压的极性与在该多个图像单元区中的第二图像单元区上施加在液晶层上的电压极性不同，所述第二图像单元区属于与第一图像单元区相同的行并且属于与第一图像单元区所属列相邻的列。

在本发明的一个优选实施例中，该多个图像单元区的每一个具有这种形状，其长度方向定义在列方向上，其宽度方向定义在行方向上。

在本发明的一个优选实施例中，在每一帧中，在该多个图像单元区中属于一列的多个图像单元区中，施加在液晶层上的电压的极性每n行反转(其中n是大于或等于1的整数)。

在本发明的一个优选实施例中，在每个帧内，在第一图像单元区中施加在液晶层上的电压的极性与在第三图像单元区中施加在液晶层上的电压极性不同，所述第三图像单元区属于与第一图像单元区相同的列并且属于与第一图像单元区所属行相邻的行。

依据本发明的第二方面，液晶显示装置包括第一基板；第二基板；和提供在第一基板和第二基板之间的液晶层。多个图像单元区分别由提供在靠近液晶层的第一基板的一个表面上的第一电极和提供在第二基板上的第二电极限定，第二电极与第一电极相对且其间有液晶层；在每个图像单元区中，第一电极包括由导电膜形成的固态区和没有提供导电膜的非固态区，当在第一电极和第二电极之间没有施加电压时，液晶层是垂直定向状态，而当在第一电极和第二电极之间施加电压时，通过在固态区附近产生的倾斜电场，至少在第一电极的固态区上，形成每一个都是放射状倾斜取向的多个第一液晶畴；该多个图像单元区的每一个包括透明区和反射区，透明区用于使用来自第一基板一侧的入射光提供透射模式显示，且反射区用于使用来自第二基板一侧的入射光提供反射模式显示，并且反射区中的液晶层的厚度dr小于透射区中的液晶层的厚度dt；第二基板包括阶梯状部分，该阶梯状部分具有位于反射区中的上层和位于透射区中的下层以及使上层和下层互相连接的侧面，并且该阶梯状部分的侧面位于反射区中且被第二电极覆盖。在该多个图像单元区的每一个中，第一基板包括在非固态区上的具有倾斜面的至少一个突起，该突起在第一基板平面内的剖面形状与固态区和非固态区之间的边界的形状一致，该突起的倾斜面具有取向调整力，用来将液晶层的液晶分子倾斜，并且倾斜方向与由倾斜电场提供的取向调整方向相同，并且该突起覆盖第一电极的固态区的边缘部分。

本发明形成采取稳定放射状倾斜取向并具有高度连续性的液晶畴，实现具有宽视角特性和高显示质量的透射-反射液晶显示装置。

在本发明的第一方面，通过在基板上提供阶梯状部分实现了多隙结构，该基板不同于包括用于产生形成放射状倾斜取向的倾斜电场的电极的基板。这对于生产工艺是有利的。阶梯状部分的侧面位于反射区而且由电极覆盖，由此由阶梯状部分的侧面的倾斜引起的显示质量的恶化可以得到抑制。

在本发明申请的第二方面中，用于产生将液晶分子以放射状倾斜取向放置的倾斜电场的电极，和侧面具有与倾斜电场的取向调整力相同方向的取向调整力的突起共同执行取向调整。这提供了稳定的放射状倾斜取向。此外，由于突起覆盖了电极的固态区的边缘部分，不管驱动电压条件如何，都可以实现稳定的放射状倾斜取向。

如上所述，本发明提供了具有宽视角特性和高显示质量的透射-反射液晶显示装置。

本发明的其它特征、元件、工艺、步骤、特性和优点将参考附图从下面的优选实施例详细描述中变得更加明显。

附图说明

图1A和1B示意性说明本发明的液晶显示装置100的结构，其中图1A是平面图，而图1B是沿图1A的线1B-1B’的剖面图。

图2A和2B说明在向其施加电压时液晶显示装置100的液晶层30，其中图2A示意性说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图2B示意性说明一个稳定的状态。

图3A至3D分别示意性说明电力线和液晶分子的取向之间的关系。

图4A至4C分别示意性说明从基板的法线方向看到的液晶显示装置100中的液晶分子的取向。

图5A至5C示意性说明液晶分子的示例性放射倾斜取向。

图6A和6B分别示意性说明了可用于本发明的液晶显示装置的另一个图像单元电极的平面图。

图7A和7B分别示意性说明了又一个可用于本发明的液晶显示装置的图像单元电极的平面图。

图8A和8B分别示意性说明了可用于本发明的液晶显示装置的又一个图像单元电极的平面图。

图9A和9B分别示意性说明了可用于本发明的液晶显示装置的又一个图像单元电极的平面图。

图10示意性说明了可用于本发明的液晶显示装置的又一个图像单元电极的平面图。

图11A和11B分别示意性说明了可用于本发明的液晶显示装置的又一个图像单元电极的平面图。

图12示意性说明了对照实施例的液晶显示装置1100的剖面图。

图13A和13B分别示意性说明了电力线和对照实施例的液晶显示装置1100的阶梯状部分的侧面上液晶分子的取向之间的关系。

图14示意性说明了电力线和本发明的液晶显示装置100的阶梯状部分的侧面上的液晶分子取向之间的关系。

图15A至15E分别示意性说明包含取向调整结构28的反基板200b。

图16A和16B示意性说明本发明的另一个液晶显示装置200，其中图16A是平面图，而图16B是沿图16A的线16B-16B’的剖面图。

图17A至17C是示意性说明液晶显示装置200的剖面图，其中图17A说明没有施加电压时的状态，图17B说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图17C说明一个稳定状态。

图18A和图18B示意性说明本发明的又一液晶显示装置200’，其中图18A是平面图，而图18B是沿图18A的线18B-18B’的剖面图。

图19A至19C是示意性说明液晶显示装置200’的剖面图，其中图19A说明没有施加电压时的状态，图19B说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图19C说明一个稳定状态。

图20A至20C是示意性说明包含突起(棱)的液晶显示装置的剖面图，突起(棱)也起到隔离物的作用，其中图20A说明没有施加电压时的状态，图20B说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图20C说明一个稳定状态。

图21示意性说明一个突起的剖面图，该突起的侧面相对于基板平面的倾角大大超过90°。

图22示意性说明突起的变体，其也起到隔离物的作用。

图23A也是示意性说明本发明的另一个液晶显示装置200A的平面图，而图23B是示意性说明本发明的另一个液晶显示装置200B的平面图。

图24是示意性说明液晶显示装置200A和200B沿图23A和23B的线24A-24A’的剖面图。

图25A也是示意性说明本发明的另一个液晶显示装置200C的平面图，而图25B是示意性说明本发明的另一个液晶显示装置200D的平面图。

图26A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200E的平面图，而图26B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200F的平面图。

图27A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200G的平面图，而图27B是示意性说明本发明申请的又一个液晶显示装置200H的平面图。

图28A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200I的平面图，而图28B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200J的平面图。

图29A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200K的平面图，而图29B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200L的平面图。

图30A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200M的平面图，而图30B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200N的平面图。

图31A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200O的平面图，而图31B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200P的平面图。

图32A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200Q的平面图，而图32B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置200R的平面图。

图33A示意性说明在反基板上提供突起时液晶分子的取向的剖面图，而图33B示意性说明在TFT基板上提供突起时液晶分子的取向的剖面图。

图34A和图34B分别说明在反基板上提供突起的情况下的取向的显微照片。

图35A和图35B分别说明在TFT基板上提供突起的情况下的取向的显微照片。

图36是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置300的剖面图。

图37是说明液晶显示装置300的单元固态区的边缘部分的放大的剖面图。

图38A和38B示意性说明本发明的又一个液晶显示装置400的结构，其中图38A是平面图，而图38B是沿图38A的线38B-38B’的剖面图。

图39示意性说明在行方向上相邻并施加了不同极性电压的图像单元区。

图40A和40B说明在向其施加电压时液晶显示装置400的液晶层30，其中图40A示意性说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图40B说明一个稳定状态。

图41示意性说明当把相同极性的电压施加在在行方向相邻的两个图像单元区上时得到的等势线EQ。

图42示意性说明当把不同极性的电压施加在在行方向相邻的两个图像单元区上时得到的等势线EQ。

图43A至43C分别说明用于本发明的液晶显示装置的示例性驱动方法。

图44说明图像单元电极的结构，其中单元固态区排成一行。

图45说明图像单元电极的结构，其中单元固态区排成两行。

图46A和图46B示意性说明本发明的又一个液晶显示装置500的结构，其中图46A是平面图，而图46B是沿图46A的线46B-46B’的剖面图。

图47A至47D示意性说明液晶分子的取向和提供垂直取向的表面的形状之间的关系。

图48A和48B说明在向其上施加电压时液晶显示装置500的液晶层30，其中图48A示意性说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图48B说明一个稳定状态。

图49A至49C分别是液晶显示装置500A，500B和500C的示意性剖面图，液晶显示装置500A、500B和500C的非固态区域和图像单元电极的突起的位置关系与液晶显示装置500的不同。

图50是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置600的结构的剖面图。

图51A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置600A的结构的剖面图，而图51B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置600B的结构的剖面图。

图52A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置600C的结构的剖面图，而图52B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置600D的结构的剖面图。

图53A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置600E的结构的剖面图，而图53B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置600F的结构的剖面图。

图54A和图54B示意性说明本发明的又一个液晶显示装置700的结构，其中图54A是平面图，而图54B是沿图54A的线54B-54B’的剖面图。

图55A和55B示意性说明在向其上施加电压时液晶显示装置700的液晶层30，其中图55A示意性说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图55B说明一个稳定状态。

图56A是液晶显示装置500的突起40及其邻近位置的放大图，图56B是液晶显示装置700的突起40及其邻近位置的放大图。

图57A和图57B示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800的结构，其中图57A是平面图，而图57B是沿图57A的线57B-57B’的剖面图。

图58A至58C是示意性说明液晶显示装置800的剖面图，其中图58A说明没有施加电压时的状态，图58B说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图58C说明一个稳定状态。

图59A和图59B示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800’的结构，其中图59A是平面图，而图59B是沿图59A的线59B-59B’的剖面图。

图60A至60C示意性说明液晶显示装置800’的剖面图，其中图60A说明没有施加电压时的状态，图60B说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图60C说明一个稳定状态。

图61A至61C是示意性说明包含突起(棱)的液晶显示装置的剖面图，突起(棱)也起到隔离物的作用，其中图61A说明没有施加电压时的状态，图61B说明取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图61C说明一个稳定状态。

图62示意性说明一个突起的剖面图，该突起的侧面相对于基板平面的倾斜，倾斜角大大超过90°。

图63示意性说明突起的一个变体的剖面图，其也起到隔离物的作用。

图64A是示意性说明本发明的另一个液晶显示装置800A的平面图，而图64B是示意性说明本发明的另一个液晶显示装置800B的平面图。

图65是示意性说明液晶显示装置800A和800B的剖面图，它对应沿图64A和64B的线65A-65A’的剖面图。

图66A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800C的平面图，而图66B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800D的平面图。

图67A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800E的平面图，而图67B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800F的平面图。

图68A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800G的平面图，而图68B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800H的平面图。

图69A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800I的平面图，而图69B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800J的平面图。

图70A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800K的平面图，而图70B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800L的平面图。

图71A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800M的平面图，而图71B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800N的平面图。

图72A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800O的平面图，而图72B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800P的平面图。

图73A是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800Q的平面图，而图73B是示意性说明本发明的又一个液晶显示装置800R的平面图。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

本发明的液晶显示装置具有理想的显示特性而且由此适合用作有源矩阵型液晶显示装置。下面将参照使用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵型液晶显示装置描述本发明的一个实施例。本发明并不局限于此，而是可以选择性地与使用MIM结构的有源矩阵型液晶显示装置一起使用。

在本申请的描述中值得注意的是，将与作为显示的最小单元的“图像单元”对应的液晶显示装置的区域称为“图像单元区”。在彩色液晶显示装置中，包括R、G和B“图像单元”的多个“图像单元”对应一个“像素”。在有源矩阵型液晶显示装置中，一个图像单元区由图像单元电极和与图像单元电极相对的反电极定义。在无源的(passive)矩阵型显示装置中，把安排成条形图案的列电极之一与安排成垂直于列电极的条形图案的行电极之一相交叉的区域定义为图像单元区。在具有黑色基质的配置中，严格地讲，一个图像单元区是每个区畴的一部分，根据与该黑色基质中的开口对应的意图显示状态在所述每个区域上施加电压。

实施例1

现在将参考图1A和1B描述依据本发明申请实施例的液晶显示装置100的一个图像单元区的结构。在下面描述中，为了简单起见省略滤色器和黑色基质。此外，在后面的图中，与液晶显示装置100中的对应元件具有基本上相同功能的每一个元件将用相同的附图标记表示，并且在下面不作进一步的描述。图1A是说明在从基板的法线方向看到的液晶显示装置100的图像单元区的平而图，而图1B是沿图1A的线1B-1B’的剖面图。图1B是说明液晶层上没有施加电压的状态。

液晶显示装置100包括一个有源矩阵基板(以下称为“TFT”基板)100a，一个反基板(也称为“滤色基板”)100b，和提供在TFT基板100a和反基板100b之间的液晶层30。液晶层30的液晶分子30a具有负的介电各向异性，并且如图1B所示，当在每个TFT基板100a和反基板100b的接近液晶层30的一个表面上提供垂直定向层时，在没有向液晶层30施加电压时，由于垂直定向膜，液晶分子30a垂直于垂直定向膜(未示)的表面排列，。这种状态描述为液晶层30垂直定向。但是，值得注意，垂直定向的液晶层30的液晶分子30a可以从垂直于定向膜的表面(基板的表面)轻微的倾斜，这取决于垂直定向膜的类型或使用的液晶材料的类型。通常，垂直定向定义为一种状态，其中液晶分子的轴(也称为“轴取向”)定向成相对于垂直定向膜的表面成大约85°或者更大角度。

液晶显示装置100的TFT基板100a包括透明基板(例如，玻璃基板)11和提供在透明基板11表面上的图像单元电极14。反基板100b包括透明基板(例如，玻璃基板)21和提供在透明基板21表面上的反电极22。依据施加在图像单元电极14和反电极22之间的电压，每一个图像单元区中的液晶层30的取向改变，图像单元电极14和反电极22排列成通过液晶层30互相面对。通过使用偏振或通过液晶层30的光量随液晶层30的取向改变而变化的现象而产生显示。

每个图像单元区包括透射区T和反射区R，在透射区T，使用来自TFT基板100a一侧的光(典型的，来自背光的光)以透射模式显示图像，在反射区R，使用来自反基板100b一侧的光(典型的，周围的光)以反射模式显示图像。在本实施例中，图像单元电极14包括由透明导电材料制成的透明电极和由光反射导电材料制成的反射电极。透射区T是由透明电极限定的，而反射区R是由反射电极限定的。注意的是，反射电极的表面设有微小的不规则物，光可以被反射电极散射，因此可能实现接近纸白色的白色显示。

在透射模式中用于显示图像的光穿过液晶层30仅仅一次，而在反射模式它穿过液晶层30两次。如图1B所示，通过将反射区R中液晶层30的厚度dr设置为小于透射区T中液晶层30的厚度dt，能使得由液晶层30引起的在反射模式使用的光的延迟接近由液晶层30引起的在透射模式使用的光的延迟。通过将反射区R中液晶层30的厚度dr设置为透射区T中液晶层30的厚度dt的大约1/2，在这些显示模式中由液晶层30引起的光的延迟基本上互相相等。

反基板100b具有一个阶梯状部分，包括位于反射区R中的上层100b1(上水平表面)，和位于透射区T中的下层(下水平表面)100b2，和将上层100b1和下层100b2相互连接的侧面100b3，由此反射区R中液晶层30的厚度dr小于透射区T中液晶层30的厚度dt。尤其是，反基板100b的阶梯状部分是通过在反基板100b的反射区R中选择性提供透明介电层29形成的。阶梯状部分的侧面100b3位于反射区R中且由反电极22覆盖。

下面将描述在本发明的液晶显示装置100中提供的图像单元电极14的结构和功能。

如图1A和1B所示，图像单元电极14包括一个由导电膜(例如，ITO膜或者铝膜)形成的固态区(固态部分)14a和其中没有提供导电膜的非固态区(非固态部分)14b。

固态区14a包括多个区域，每一个基本上由非固态区14b包围(这种区域的每一个将称为“单元固态区14a’”)。单元固态区14a’相互间具有基本上相同的形状和基本上相同的大小，并且每一个单元固态区14a’大体上是圆形。通常，在每个图像单元区多个单元固态区14a’是电连接在一起的。在图1A和1B所示的实施例中，图像单元电极14包括九个单元固态区14a’。这九个中的三个(在图1A中的中间行)是透明电极区，而剩余的六个(在图1A中的上部行和下部行)是反射电极区。

非固态区14b包括多个开口14b1，它们互相具有基本相同的形状和基本相同的大小，并且安排成它们各自的中心形成正方形的网格图案。在图像单元电极14的中心的单元固态区14a’基本由四个开口14b1包围，四个开口14b1各自的中心是位于形成一个单元网格的四个网格点。每个开口14b1是大体星形形状，具有四个四分之一弧形边(边缘)，且在四边中心有四折旋转轴。

非固态区14b还包括多个切除区14b2。该多个切除区14b2位于图像单元区的边缘部分。位于与图像单元区侧边相对应的区域中的每个切除区14b2具有与每个开口14b1形状的大约一半对应的形状。位于与图像单元区的角对应的区域上的切除区14b2，每一个具有与每个开口14b1形状的大约四分之一的形状。位于图像单元区的边缘部分中的单元固态区14a’的每一个基本上由各自的切除区14b2和各自的开口14b1包围。在整个图像单元区(到它的端部)，切除区14b2是规则排列的，并且开口14b1和切除区14b2形成单元网格。开口14b1和切除区14b2是通过图案化导电膜形成的，所述导电膜用于图像单元电极14。

当把电压施加在具有如上所述结构的图像单元电极14和反电极22之间时，围绕固态区14a(在其周边附近)，即在非固态区14b的边缘部分，产生倾斜电场，由此产生多个液晶畴，每一个采取放射状倾斜取向。在每一个与开口14b1对应的区域和每一个与单元固态区14a’相对应的区域产生液晶畴。

在该实施例中的图像单元电极14是正方形的，但是图像单元电极14的形状并不局限于此。因为图像单元电极14的大体形状接近矩形(包围正方形和长方形)，从而开口14b1和切除区14b2以正方形网格图案规则排列。即使当图像单元电极14不是矩形时，也能提供本发明申请的效果，只要规则排列开口14b1和切除区14b2(例如，如上所述以正方形网格图案)使得液晶畴形成在整个图像单元区中。

将参考图2A和2B描述通过如上所述的倾斜电场形成液晶畴的机制。图2A和2B分别说明其上施加了电压的液晶层30。图2A示意性说明依据施加在液晶层30上的电压，液晶分子30a的取向刚开始改变的状态(初始ON状态)。图2B示意性说明依据施加的电压，液晶分子30a的取向已经改变并变得稳定的状态。图2A和2B中的曲线EQ表示等势线。值得注意，虽然图2A和2B是沿图1A的线2-2’的剖面图，但是为简单起见反基板100b的阶梯状部分在这些图中没有示出。

当图像单元电极14和反电极22是处于同一电势时(没有电压施加到液晶层30上的状态)，在每个图像单元区中的液晶分子30a垂直于基板11和21的表面排列，如图1B所示。

当向液晶层30施加电压时，产生由图2A所示的等势线(垂直于电力线)EQ表示的电势梯度。在位于图像单元电极14的固态区14a和反电极22之间的液晶层30中，等势线EQ平行于固态区14a和反电极22的表面，并在与图像单元区的非固态区14b对应的区域内下降。由等势线EQ的倾斜部分表示的倾斜电场是在非固态区14b的边缘部分EG(在非固态区14b周围和以内的部分，包括固态区14a和非固态区14b之间的边界)上的液晶层30中产生的。

扭矩作用于具有负介电各向异性的液晶分子30a，以便引导液晶分子30a的轴向平行等势线EQ(垂直于电力线)。因此，如图3A的箭头所示，在每个非固态区14b的右边缘部分EG上的液晶分子30a顺时针倾斜(旋转)，而在每个非固态区14b的左边缘部分EG上的液晶分子30a反时针倾斜(旋转)。结果是，边缘部分EG上的液晶分子30a平行于等势线EQ的对应部分取向。

参考图3A至3D，将更详细的描述液晶分子30a的取向的变化。

当在液晶层30中产生电场时，扭矩作用在具有负的介电各向异性的液晶分子30a上以便引导其轴向平行于等势线EQ。如图3A中所示的，当产生由垂直于液晶分子30a轴向的等势线EQ表示的电场时，促使液晶分子30a顺时针倾斜的扭矩或促使液晶分子30a反时针倾斜的扭矩以相同的概率出现。因此，一对互相面对的平行极板状电极之间的液晶层30的一些液晶分子30a受到顺时针扭矩的作用，另一些液晶分子30a受到反时针扭矩的作用。结果是，按照施加在液晶层30上的电压，向理想取向的转变可能不能平稳地进行。

如图2A所示，当在本发明的液晶显示装置100的非固态区14b的边缘部分EG产生由相对于液晶分子30a的轴向倾斜的等势线EQ的一部分表示的电场(倾斜电场)时，如图3B所示，液晶分子30a向这样的方向倾斜，向该方向(在所示实施例中的反时针方向)倾斜时液晶分子30a需要较小的旋转以平行于等势线EQ。在产生由垂直于液晶分子30a的轴向的等势线EQ表示的电场的区域，液晶分子30a与位于等势线EQ的倾斜部分上的液晶分子30a以相同的方向倾斜，所以其取向与位于在等势线EQ的倾斜部分上的液晶分子30a的取向是连续的(一致的)，如图3C所示。如图3D所示，当电场使得等势线EQ形成连续的凹进/凸起图形时，把位于等势线EQ的平坦部分的液晶分子30a的取向使得与由位于等势线EQ的相邻倾斜部分上的液晶分子30a定义的取向方向一致。在此使用的表达“位于等势线EQ上”意味着“位于由等势线EQ表示的电场内”。

液晶分子30a的取向的变化，从那些位于在等势线EQ的倾斜部分上的开始，如上所述进行并达到一个在图2B中示意性说明的稳定状态。位于开口14b1的中心部分周围的液晶分子30a所受的在开口14b1的相对的边缘部分EG上的液晶分子30a的各自取向的影响基本相等，并由此保持它们的取向垂直等势线EQ。离开开口14b1的中心的液晶分子30a受在更近的边缘部分EG处的其它液晶分子30a的取向的影响而倾斜，由此形成关于开口14b1的中心SA(图2B)对称的倾斜取向。在垂直于液晶显示装置100的显示面板的方向(垂直于基板11和21表面的方向)所视的取向是液晶分子30a关于开口14b1的中心具有放射状轴向取向(未示)的状态。在本说明书中，将这种取向称为“放射状倾斜取向”。此外，将关于单个轴形成放射状倾斜取向的液晶层30的区域称为“液晶畴”。

在与基本由非固态区14b包围的单元固态区14a’对应的区域也形成液晶畴，在所述液晶畴中液晶分子30a采取放射状倾斜取向。在对应于单元固态区14a’的区域中的液晶分子30a受到在非固态区14b的每一个边缘部分EG处的液晶分子30a的取向的影响，从而采取关于单元固态区14a’的中心SA(对应于由非固态区14b形成的单元网格的中心)对称的放射状倾斜取向。

形成在单元固态区14a’上的液晶畴内的放射状倾斜取向和形成在开口14b1上的放射状倾斜取向是互相连续的，而且两者都与在非固态区14b的边缘部分处的液晶分子30a的取向一致。形成在开口14b1上的液晶畴内的液晶分子30a以锥形形状取向，所述锥形向上伸展(朝向基板100b)，而形成在单元固态区14a’上的液晶畴内的液晶分子30a以锥形形状取向，所述锥形向下伸展(朝向基板100a)。形成在单元固态区14a’上的液晶畴内的取向也与切除区14b2上的液晶层30内的液晶分子30a的取向一致。如上所述，形成在单元固态区14a上的液晶畴内的放射状倾斜取向和形成在非固态区14b上的液晶层(包括形成在开口14b1上的液晶畴)的放射状倾斜取向是互相连续的。因此，沿它们之间的边界，没有向错(disclination)线(取向缺陷)形成，由此阻止了由于向错线的出现引起的显示质量的下降。

为了减少在所有方位角内液晶显示装置的显示质量对视角的依赖，在每一个图像单元区，在各个方位角方向取向的液晶分子30a的存在概率优选是旋转对称的，而且更优选是轴对称的。换句话，形成在整个图像单元区的液晶畴优选排列成具有旋转对称性，并且更优选具有轴对称性。但是，并不绝对必需液晶畴在整个图像单元区中是旋转对称的。只要在图像单元区的液晶层形成为一组液晶畴，并且将该组液晶畴排列为旋转对称就足够了(或轴对称)(例如，像一组以正方形网格图案排列的多个液晶畴)。因此，图像单元区域中的多个开口14b1排列成在整个图像单元区具有旋转对称性不是绝对必需的。只要图像单元区包括一组排列成具有旋转对称性(或轴对称)的开口14b1就足够了(例如，像一组以正方形网格图案排列的多个开口)。同样原则的可以应用到基本由开口14b1(以及也可由切除区14b2)包围的单元固态区14a’。每一个液晶畴的形状优选具有旋转对称性并且更优选具有轴对称性，而且每个开口14b1和每一个单元固态区14a’的形状也优选具有旋转对称性并且甚至是轴对称的。

注意，可能没有把足够的电压施加到开口14b1的中心部分周围的液晶层30，由此围绕开口14b1的中心部分的液晶层30对显示没有贡献。换句话说，即使在某种程度上(例如，即使中心轴从开口14b1的中心偏移)干扰围绕开口14b1的中心部分的液晶层30的放射状取向，显示质量也不会下降。因此，只要液晶畴形成为至少对应于单元固态区14a’，就有可能在每个图像单元区获得液晶分子的连续性，并能实现宽视角特性和高显示质量。

如上参考图2A和2B所描述的，本发明的液晶显示装置100的图像单元电极14包括没有导电膜的非固态区14b，并在图像单元区的液晶层30中产生由等势线EQ表示的电场，等势线EQ具有倾斜部分。液晶层30具有负的介电各向异性的液晶分子30a(在缺少施加电压的情况下，它是垂直排列的)，以那些位于等势线EQ的倾斜部分上的液晶分子30a的取向的改变作为触发器，来改变它的取向方向。因此，具有稳定的放射状取向的液晶畴形成在开口14b1和单元固态区14a’上。依据施加在液晶层上的电压，由液晶畴的液晶分子取向的变化产生显示。

下面将描述图像单元电极14的单元固态区14a’、开口14b1和切除区14b2的形状(从基板的法线方向所见的)和排列。

由于液晶分子的取向(光学各向异性)，液晶显示装置的显示特性表现为依赖方位角。为了减少显示特性对方位角的依赖性，优选的是液晶分子沿所有方位角的取向具有基本相同的概率。更优选的，在每个图像单元区的液晶分子沿所有方位角的取向具有基本相同的概率。因此，每个单元固态区14a’优选的具有使液晶畴形成在每个图像单元区的形状，以便在与单元固态区14a’对应的每个液晶畴中的液晶分子30a沿所有方位角的取向具有基本相同的概率。更具体的，单元固态区14a’的形状优选的是关于延伸穿过每个单元固态区14a’中心的对称轴(在法线方向)旋转对称(更优选的，至少是双重旋转轴对称)。开口14b1的形状也优选为旋转对称的，优选排列开口14b1以使之具有旋转对称性。

将单元固态区14a’和开口14b1设置在整个图像单元区上是旋转对称的并不是绝对必需的。只要图像单元由例如多个作为最小单元的正方形网格(具有四重旋转轴对称)的组合形成，如图1A所示，则在整个图像单元区中液晶分子30a沿所有方位角的取向基本具有相同的概率。

将参考图4A至4C描述，当围绕大体圆形单元固态区14a’的大体星形形状开口14b1以正方形网格图案排列时(如图1A所示)，液晶分子30a的取向。

图4A至4C分别示意性说明沿基板法线方向所见的液晶分子30a的取向。在说明在基板法线方向所见的液晶分子30a的取向的图中，诸如图4B和4C，画成椭圆的液晶分子30a的黑点端表示液晶分子30a是倾斜的，使得该端比另一端更接近其上提供图像单元电极14的基板。这同样应用在所有后面的图中。下面将描述图1A所示的图像单元区中的一个独立的单元网格(由四个开口14b1形成)。分别沿图4A至4C的对角线的剖面图分别对应于图1B、2A和2B，而且在下面的描述中也参照图1B、2A和2B。

当图像单元电极14和反电极22处于同一电势时，即，在没有电压施加到液晶层30上的状态下，液晶分子30a的取向由设置在TFT基板100a和反基板100b中的每一个的靠近液晶层30的一侧的垂直定向层调整，并且如图4所示地采取垂直排列。

当将电场施加到液晶层30上以产生由图2A的等势线EQ表示的电场时，扭矩作用在具有负介电各向异性的液晶分子30a上以引导其轴向取向平行于等势线EQ。如上参考图3A和3B所述，对于处于由垂直于其分子轴的等势线EQ表示的电场下的液晶分子30a，其中液晶分子30a要倾斜(旋转)的方向不是唯一确定的(图3A)，为此取向改变(倾斜或旋转)不容易发生。相反，对于放置在相对于液晶分子30a的分子轴倾斜的等势线EQ下的液晶分子30a，倾斜方向(旋转)是唯一确定的，为此取向改变容易发生。因此，如图4B中所示，液晶分子30a从开口14b1的边缘部分开始倾斜，在这里液晶分子30a的分子轴相对于等势线EQ倾斜。接下来，如上参考图3C所述，周围的液晶分子30a倾斜以便与在开口14b1边缘部分的已经倾斜的液晶分子30a的取向一致。接着，液晶分子30a的轴向取向变得稳定(放射状倾斜取向)，如图4C所示。

如上所述，当开口14b1具有旋转对称的形状时，一施加电压，在图像单元区的液晶分子30a就从每个开口14b1的边缘部分开始向开口14b1的中心依次倾斜。因此，那些围绕在每个开口14b1中心的液晶分子30a相对于基板平面保持垂直定向，在每个开口14b1的中心，来自边缘部分的液晶分子30a的各取向调整力是均衡的。周围的液晶分子30a关于那些围绕在每个开口14b1的中心的液晶分子30a以放射状图形倾斜，倾角随着远离开口14b1的中心逐渐增大。

在与由四个大体呈星形开口14b1包围的大体呈圆形的单元固态区14a’区域内的液晶分子30a也倾斜以便与已经由在每个开口14b1的边缘部分产生的倾斜电场引起倾斜的液晶分子30a的取向一致，其中星形开口14b1以正方形网格图案排列。结果是，那些围绕单元固态区14a’中心的液晶分子30a相对于基板平面保持垂直定向，在单元固态区14a’中心，来自边缘部分的液晶分子30a的各取向调整力是均衡的。周围的液晶分子30a关于那些在单元固态区14a’周围的液晶分子30a以放射状图案倾斜，倾角随着远离单元固态区14a’的中心逐渐增大。

如上所述，当在每个液晶分子30a采取放射状倾斜取向的液晶畴以正方形网格图案排列时，各轴向的液晶分子30a存在的概率是旋转对称的，由此可能实现对任意视角都没有非均匀性的高显示质量。为了减少放射状倾斜取向的液晶畴对视角的依赖性，优选液晶畴具有高度的旋转对称(优选具有至少一个双重旋转轴，更优选具有至少一个四重旋转轴)。

对于液晶分子30a的放射状倾斜取向，分别如图5B或5C所示的具有顺时针或反时针螺旋图案的放射状倾斜取向比图5A所示的简单的放射状倾斜取向更稳定。该螺旋取向不同于常规的扭曲取向(其中液晶分子30a的取向方向沿着液晶分子30的厚度螺旋变化)。在螺旋取向中，在一个小区域液晶分子30a的取向方向基本上不沿着液晶层30的厚度变化。换句话，在液晶层30的任意厚度处的横截面(平行于层平面的平面)中的取向如图5B或5C中所示，沿液晶层30的厚度基本上没有扭曲变形。但是，对于整体上的液晶畴，可能有一定程度的扭曲变形。

当使用向具有负介电各向异性的扭曲液晶材料添加手性试剂(chiral agent)而得到的材料时，在存在施加电压的情况下，如图5B和5C所示，液晶分子30a分别关于开口14b1或单元固态区14a’采取顺时针或反时针螺旋图案的放射状倾斜取向。螺旋图案是顺时针还是反时针是由使用的手性试剂决定的。因此，在存在施加电压的情况下，通过控制开口14b1或单元固态区14a’上的液晶分子30a成为螺旋图案的放射状倾斜取向，垂直基板平面竖立的其它液晶分子30a周围的放射状倾斜液晶分子30a的螺旋图案的方向在所有液晶畴中都是恒定的。因此，可能实现没有显示非均匀性的均匀显示。由于垂直基板平面竖立的液晶分子30a周围的螺旋图案的方向是确定的，因此电压施加到液晶层30之上时的响应速度也提高了。

此外，当添加大量的手性试剂时，液晶分子30a的取向与常规的扭曲取向一样，沿液晶层30的厚度以螺旋图案变化。在液晶分子30a的取向不沿液晶层30的厚度以螺旋图案变化的地方，垂直或平行于偏振板的偏振轴取向的液晶分子30a不能给入射光提供相位差。因此，穿过这种取向的区域的入射光对透射没有贡献。相反，在液晶分子30a的取向沿液晶层30的厚度以螺旋图案变化的地方，垂直或平行于偏振板的偏振轴取向的液晶分子30a也给入射光提供相位差，而且也利用了旋光能力。因此，穿过这种取向的区域的入射光也对透射有贡献。因此，可能得到能产生明亮显示的液晶显示装置。

图1A说明了一个实例，其中单元固态区14a’中的每个是大体圆形的并且开口14b1中的每个是大体星形形状，并且以正方形网格图案排列。但是，单元固态区14a’的形状和开口14b1的形状和排列并不局限于上述的实例。

图6A和6B的平面图中分别示出的图像单元电极14A和14B具有形状分别不同的开口14b1和单元固态区14a’。

分别在图6A和6B中示出的图像单元电极14A和14B的开口14b1和单元固态区14a’与图1A所示的开口14b1和单元固态区14a’有微小变形。图像单元电极14A和14B的开口14b1和单元固态区14a’是规则排列的，从而具有双重旋转轴(不是四重旋转轴)以形成长方形单元网格。在两个图像单元电极14A和14B中，开口14b1具有变形的星形形状，而单元固态区14a’是大体椭圆形(变形的圆形)。图像单元电极14A和14B也提供一种具有高显示质量和理想视角特性的液晶显示装置。

此外，分别在图7A和7B示出的图像单元电极14C和14D也可以使用。

在图像单元电极14C和14D中，大体上十字形的开口14b1以正方形网格图案排列，从而每个单元固态区14a’具有大体上正方形的形状。当然，这些图案可以变形，使得出现长方形单元网格。如上所述，通过规则排列大体矩形(包围正方形和长方形)的单元固态区14a’，可能得到一种具有高显示质量和理想视角特性的液晶显示装置。

值得注意的，为了稳定放射状倾斜取向，与矩形相比，开口14b1和/或单元固态区14a’的形状优选的是圆形或椭圆形。相信使用圆形或椭圆形开口14b1和/或单元固态区14a’时放射状倾斜取向更稳定，是由于每个开口14b1和/或单元固态区14a’的边缘更连续(平滑)，由此，液晶分子30a的取向方向变化更连续(平滑)。

鉴于上述的液晶分子30a的取向方向的连续性，分别在图8A和8B中示出的图像单元电极14E和14F也是可以使用的。图8A所示的图像单元电极14E是图1A所示的图像单元电极14A的变体，并且具有仅由四个弧定义的开口14b1。图8B所示的图像单元电极14F是图7B所示的图像单元电极14D的变体，并且与单元固态区14a’相接的开口14b1的边是弧形的。在两个图像单元电极14E和14F中，开口14b1和单元固态区14a’以正方形网格图案排列并且具有四重旋转轴。可选择地，如图6A和6B所示，开口14b1和单元固态区14a’可以变形成以长方形网格图案排列并且具有双重旋转轴。

考虑到响应速度，分别在图9A和9B中所示的图像单元电极14G和14H也是可以使用的。图9A所示的图像单元电极14G是图7A所示的图像单元电极14C的变体，图7A所示的图像单元电极14C包括大体正方形的单元固态区14a’。在图像单元电极14G中，单元固态区14a’具有变形的正方形形状，其拐角部分是锐角。在图9B所示的图像单元电极14H中，单元固态区14a’的形状为具有8个边(边缘)以及四个锐角部分的大体星形，其中心具有四重旋转轴。在此使用的术语“锐角部分”是指角度小于90°的角或圆角。

当如图9A和9B所示，单元固态区14a’具有锐角部分时，其中产生倾斜电场的边缘部分的数量得以增加。因此，倾斜电场作用于更大数量的液晶分子30a上。增加了最初响应于电场开始倾斜的液晶分子30a的数量，由此减少了在整个图像单元区上形成射状倾斜取向所需的时间量。结果提高了对施加在液晶层30上的电压的响应速度。

此外，当单元固态区14a’具有锐角部分时，与单元固态区14a’具有大体圆形或大体矩形的情况相比，能够增加(或减少)在特定方位角方向取向的液晶分子30a的存在概率。换句话，可以向在各个方位角方向取向的液晶分子30a存在概率引入高的方向性。因此，当将锐角使用在具有偏振板的液晶显示装置的单元固态区14a’上时，该液晶显示装置中线性偏振光入射在液晶层30上，可能减少垂直或水平于偏振板的偏振轴取向的液晶分子30a(即不给入射光提供相位差的液晶分子30a)的存在概率。这样改进了光的透射率并实现更亮的显示。

图6A和6B、7A和7B、8A和8B、9A和9B说明的结构中每个图像单元区包括多个开口14b1。可选择地，如参考图1B所述，通过在图像单元区上提供一个开口14b1，或通过仅提供没有开口14b1的切除区14b2，可以在每个图像单元区中形成多个液晶畴。在对应于图像单元电极14的(多个)开口14b1的(多个)区域中形成液晶畴并不是绝对必需的。只要与固态区14a(单元固态区14a’)一致形成采取放射状倾斜取向的液晶畴就够了。使用这种结构，即使与开口14b1一致形成的液晶畴不是放射状倾斜取向，在图像单元区也能实现液晶分子30a的取向的连续性。因此，稳定了与固态区14a一致提供的液晶畴的放射状取向。尤其如图7A和7B所示，当开口14b1具有小的面积时，开口14b1对显示贡献的程度也小。因此，由于缺少与开口14b1一致的采取放射状倾斜取向的液晶畴而引起的显示质量的下降可以忽略。

在上述实施例中，开口14b1是大体星形或大体十字形的，而单元固态区14a’是大体圆形、大体椭圆、大体正方形(矩形)或具有圆形角的大体矩形。可选择地，开口14b1和单元固态区14a’可以以负/正方式反转。图10示出了图像单元电极14I的平面图，图像单元电极14I具有一种图案，其中图1A中所示的图像单元电极14的开口14b1和单元固态区14a’以负/正方式反转。图10所示的图像单元电极14I与图1A所示的图像单元电极14具有基本相同的功能和效果。图11A和11B分别示出图像单元电极14J和14K。图像单元电极14K具有一种图案，其中把图像单元电极14J的开口14b1和单元固态区14a’以负/正方式反转。在开口14b1和单元固态区14a’与图像单元电极14J和14K情况一样都是大体正方形时，通过负/正反转得到的图案可以得到与反转之前的图案相同的图案。

即使在开口14b1和单元固态区14a’如图10所示反转的情况下，优选在图像单元电极14的边缘部分中形成切除区14b2(每个具有对应于每个开口14b1大约一半或四分之一的形状)，从而单元固态区14a’具有旋转对称性。使用这种图案，由倾斜电场在图像单元区的边缘部分提供的效果与它在中心部分提供的是一样的，这在整个图像单元区实现了稳定的放射状倾斜取向。

有或没有负/正反转，非固态区14b和固态区14a之间的边界的长度都是相同的。就产生倾斜电场的作用而言，这些图案的区别没有呈现出不同。但是，在这些图案之间，固态区14a相对于整个图像单元区面积的面积比是不同的。具体是，在这些图案之间，用于产生作用在液晶层30中的液晶分子30a上的电场的固态区14a’(该区域实际上具有导电膜)的面积是不同的。

施加在与开口14b1对应形成的液晶畴上的电压低于施加到与单元固态区14a’对应形成的液晶畴上的电压。因此，就常规的黑色显示，与开口14b1对应的液晶畴提供的显示更暗。在每个图像单元区优选减小非固态区14b的面积比并增加单元固态区14a’的面积比。

下面将描述具有放射状倾斜取向稳定性的单元固态区14a’的形状和透射率值之间的关系。

本发明者的一项研究揭示，在单元固态区14a’的间隔(排列间距)保持恒定的情况下，随着单元固态区14a’的形状越接近圆形或椭圆，取向稳定性越高。这是因为随着单元固态区14a’的形状越接近圆形或椭圆，在放射状倾斜取向中的液晶分子30a的取向方向的连续性越高。

还揭示了随着单元固态区14a’的形状越接近诸如正方形或者长方形的矩形，则透射率越高。这是因为随着单元固态区14a’的形状越接近矩形，单元固态区14a’的面积比越高，由此增加了直接受由电极产生的电场的影响的液晶层的面积(在垂直于基板法线方向的平面内定义的面积)并增加了有效的开口率(aperture ratio)。

因此，可以考虑期望的取向稳定性和期望的透射率来确定单元固态区14a’的形状。

当如图8B所示，每个单元固态区14a’的形状是具有大体弧形角部分的大体正方形时，可能实现相对高的取向稳定性和相对高的透射率。当然，当单元固态区14a’的形状是具有大体弧形角部分的大体正方形时，能得到基本上相同的效果。注意，由于生产工艺的局限，严格地讲，由导电膜形成的单元固态区14a’的角部可能不是弧形，但是可以用钝角多边形形状(一种包括多个超过90°的角的形状)代替，并且角部可具有微小变形的弧形形状(例如椭圆的一部分)或变形的多边形形状，而不是四分之一弧形形状或规则多边形形状(例如规则多边形的一部分)。可选择地，角部可以具有曲线和钝角结合的形状。在此使用的术语“大体弧形形状”包含任何这些形状。注意，由于类似的于工艺相关的原因，图1A所示的大体上圆形的单元固态区14a’可以具有多边形形状或取代严格圆形的变形形状。

注意，在上面已经叙述过，为了实现接近纸白色的白色显示，可以为反射电极的表面提供微小的不规则物。即使反射电极的表面设有这种微小的不规则物，在存在施加电压时，仍会形成平行于表面的等势线(与微小的不规则物一致)。因此，在施加电压时，具有微小不规则物的反射电极的表面不施加控制液晶分子的取向方向的取向调整力，并由此不影响放射状倾斜取向的形成。

上述的描述主要针对TFT基板100a的电极结构及其功能。下面将参考图1B和图12描述反基板100b的结构和它的功能。图12示意性说明对照例的液晶显示装置1100的剖面图。对照例的液晶显示装置1100类似于液晶显示装置100，在于TFT基板1100a的图像单元电极14包括多个单元固态区14a’并且形成在施加的电压时每个都采取放射状倾斜取向的液晶畴。但是液晶显示装置1100不同于液晶显示装置100，在于反基板1100b没有设有阶梯状部分，而是通过在TFT基板1100a的反射电极下面提供绝缘膜19而向TFT基板1100a提供阶梯部分。

如图1B所示，在本发明的液晶显示装置100中，反基板100b包括阶梯状部分，该阶梯状部分包括位于反射区R内的上层100b1，位于透射区T中的下层100b2，和使上层100b1和下层和100b2互相连接的侧面100b3。由于这种结构，在反射区R内的液晶层30的厚度dr小于在透射区T内的液晶层30的厚度dt。因此，把阶梯状部分提供在反基板100b上，而不是TFT基板100a上，由此实现了适于以透射模式和反射模式显示图像的多隙结构。因此，不必要如在图12所示的对照例的液晶显示装置1100中那样，在反射电极下提供使用绝缘膜19等的阶梯状部分。因此，可以简化TFT基板100a的生产工艺。

用多隙结构，阶梯状部分的侧面相对于基板平面倾斜，由此垂直于该侧面取向的液晶分子导致黑色显示中的光泄漏和较低的对比度。但是在液晶显示装置100中，如图1B所示，阶梯状部分的侧面100b3位于反射区R中。因此，透射区T中的对比度不变低，由此抑制了显示质量的变坏。反射区R原本就比透射区T具有更低的对比度，而且反射区R需要的显示特性的水平也较低。因此，即使在反射区R发生某些光泄漏，也不会显著影响显示。相反，在图12所示的对照例的液晶显示装置1100中，阶梯状部分的侧面1100b3不是位于反射区R内，在那里透射光(在透射模式中用于显示图像的光)泄漏，因此，显著的恶化显示质量。

此外，在图12所示的对照例的液晶显示装置1100中，阶梯状部分的侧面1100a3未用电极覆盖。参考图13A，当使用在侧面1100a3周围产生的倾斜电场进行定向控制时，由于侧面1100a3相对于基板平面倾斜，由此定向控制难以依赖于施加电压的水平、侧面1100a3的倾角等。例如，如图13B所示，如果侧面1100a3的倾角大，则等势线EQ和液晶分子30a之间的角可能接近90°，在这种情况取向调整力显著变弱。

相反，在液晶显示装置100中，反基板100b设有阶梯状部分，由此阶梯状部分的侧面100b3可以由电极22覆盖。如图14所示，沿着由电极22覆盖的侧面100b3，等势线EQ平行于侧面100b3并垂直液晶分子30a，由此不能施加取向调整力。

如上所述，在本发明的液晶显示装置100中，通过在基板上提供阶梯状部分实现多隙结构，该基板不同于设有为了产生形成放射状倾斜取向的倾斜电场的电极的基板。此外，当由电极22覆盖时，阶梯状部分的侧面100b3是位于反射区R内。由于这种结构，可能得到与生产工艺相关的优势，并抑制由于阶梯状部分的侧面100b3的倾斜而导致的显示质量的变坏。

本发明实施例的液晶显示装置100可以采用与现有技术公知的垂直排列型液晶显示装置相同的配置，而且也可以由公知的生产方法生产，只是要把图像单元电极14按预定图形化以便具有固态区14a和非固态区14b，而且反基板100b包括阶梯状部分。

注意在本实施例中，透明介电层(即，透明树脂层)29选择性形成在反射区R中以在反基板100b上提供梯状部分。可选择地，在反射区R和在透射区T中可以使用不同的材料用于滤色层，反射区R中滤色层的厚度大于透射区T中的滤色层的厚度，由此形成阶梯状部分。由于用于透射模式的光穿过滤色层仅仅一次，而用于反射模式的光穿过滤色层两次，如果透射区T中滤色层的光学密度等于反射区R中的，反射区R中颜色纯度和/或亮度将更低。但是，如上所述在反射区R和在透射区T使用不同的材料用于滤色层时，可以使得反射区R中滤色层的光学密度小于透射区T中的。因此，可提高反射区R中的颜色纯度和/或亮度。

典型的，在图像单元电极14每一个和反电极22的接近液晶层30的一侧上提供垂直定向膜作为垂直定向层(未示)，以便垂直定向具有负介电各向异性的液晶分子。

液晶材料可以是具有负的介电各向异性的向列液晶材料。可以通过向具有负的介电各向异性的向列液晶材料添加二向色染料而得到宾-主(guest-host)模式液晶显示装置。宾-主模式液晶显示装置不需要偏振板。

所谓的“垂直定向型液晶显示装置”能够在各种显示模式下显示图像，其包括液晶层，该液晶层中具有负介电各向异性的液晶分子是在没有施加电压时垂直定向。例如，除了双折射模式外，垂直定向型液晶显示装置还能用在旋光模式或者旋光模式和双折射模式结合的显示模式中，在双折射模式中通过使用电场控制液晶层的双折射率来显示图像。通过在上述的任何一种液晶显示装置的一对基板(例如，TFT基板和反基板)的外侧(远离液晶层30的那侧)上提供一对偏振板可获得双折射模式的液晶显示装置。此外，可以根据需要提供相位差补偿器(典型的是相移片)。另外，也能通过使用大体圆偏振光得到具有高亮度的液晶显示装置。

实施例2

本实施例的液晶显示装置不同于实施例1的液晶显示装置100之处在于反基板包括取向调整结构。

图15A至15E分别示意性说明具有取向调整结构28的反基板200b。与液晶显示装置100中的元件具有基本相同功能的元件将用相同的附图标记表示并且将不作进一步的描述。

图15A至15E所示的每一个取向调整结构28起到将液晶层30的液晶分子30a定向成放射状倾斜取向的作用。注意，就液晶分子30a要倾斜的方向而言，图15A至15D所示的取向调整结构28和在图15E所示的取向调整结构28不同。

液晶分子30a通过图15A至15D所示的取向调整结构28倾斜的方向与这样的液晶畴的放射状倾斜取向的取向方向一致，所述液晶畴中的每一个形成在对应于图像单元电极14的单元固态区14a’的区域中(参见，例如，图1A和1B)。相反，液晶分子30a通过图15E所示的取向调整结构28倾斜的方向与这样的液晶畴的放射状倾斜取向的取向方向一致，所述液晶畴中的每一个形成在对应于图像单元电极14的开口14b1的区域中(参见，例如，图1A和1B)。

图15A所示的取向调整结构28是由反电极22的开口22a形成的。在靠近液晶层30的反基板200b的一个表面上提供垂直定向膜(未示)。

仅当存在施加电压时，取向调整结构28施加取向调整力。由于取向调整结构28仅需要向通过TFT基板100a的电极结构形成放射状倾斜取向的每个液晶畴中的液晶分子30a上施加取向调整力，所以开口22a的尺寸小于提供在TFT基板100a上的开口14b1的尺寸，并且小于单元固态区14a’的尺寸(参见，例如，图1A)。例如，仅用小于或等于开口14b1或单元固态区14a’的面积一半的面积就能获得足够的效果。当提供反电极22的开口22a以便与图像单元电极14的单元固态区14a’的中心部分相对时，液晶分子30a’的取向的连续性增加，并且可固定放射状倾斜取向的中心轴的位置。

如上所述，当把仅在存在施加电压时施加取向调整力的结构作为取向调整结构使用时，液晶层30的基本上所有的液晶分子30a在没有施加电压时进行垂直定向。因此，当使用常规的黑色模式时，在黑色显示中基本上没有光泄漏发生，由此实现具有理想对比度的显示器。

但是，在没有施加电压时，不施加取向调整力并且因此没有形成放射状倾斜取向。此外，当施加的电压低时，只有弱的取向调整力，由此当一个相当大的力施加在液晶面板上时可以观察到残图像(after image)。

不论有还是没有施加电压，图15B和15D所示的每个取向调整结构28都施加取向调整力，由此可获得在任何显示灰度级都稳定的放射状倾斜取向，并且能够高度抵抗压力。

图15B所示的取向调整结构28包括提供在反电极22上并突出到液晶层30中的突起(棱)22b。虽然对突起22b的材料没有特定的限制，但是突起22b能容易地使用诸如树脂的介电材料来提供。把垂直定向膜(未示)提供在接近液晶层30的反基板200b的一个表面上。突起22b利用它的表面结构(具有垂直定向能力)取向液晶分子30a成为放射状倾斜取向。优选使用受热变形的树脂材料，在这种情况下可容易地在图形化后通过热处理形成如图15B所示的具有轻微隆起剖面的突起22b。如图15B所示的具有带顶的轻微弓起剖面(例如，球形的一部分)的突起22b或圆锥突起提供了固定放射状倾斜取向的中心位置的理想效果。

图15C所示的取向调整结构28提供为与液晶层30相对的具有水平定向力的表面，该表面在形成于反电极22下(即，在靠近衬底21的反电极22的一侧上)的介电层23中的开口(凹陷部分)23a中提供。提供垂直定向膜24以覆盖接近液晶层30的反基板200b的一侧，而保留与开口23a相对应的区域不被覆盖，由此在开口23a中的表面起到水平定向表面的作用。可选择地，如图15D所示，水平定向膜25可以仅提供在开口23a内。

图15D所示的水平定向膜可以通过，例如，一次性在反基板200b的整个表面上提供垂直定向膜24，接着使用UV光选择性照射在开口23a内的垂直定向膜24的一部分以便减少其垂直定向能力力。取向调整结构28所需的水平取向能力不高到使得产生的预倾角与用在TN型液晶显示装置的定向膜产生的一样小。例如，45°或更小的预倾角是足够的。

如图15C和15D所示，在开口23a内的水平取向表面上，液晶分子30a被促使关于基板平面水平。结果是，液晶分子30a的取向形成为与周围的在垂直定向膜24上垂直排列的液晶分子30a的取向一致，由此获得图15C和15D所示的放射状倾斜取向。

在不在反电极22的表面上提供凹陷部分(通过介电层23中的开口形成)的情况下，放射状倾斜取向能仅通过在反电极22的平坦表面上选择性提供水平取向表面(例如，电极的表面，或水平定向膜)获得，。但是，可以利用凹陷部分的表面结构，进一步稳定放射状倾斜取向。

优选使用例如滤色层或滤色层保护层作为介电层23，以在接近液晶层30的反基板200b的表面上形成凹陷部分，因为它没有增加额外的工艺步骤。在图15C和图15D所示的结构中，光效率几乎没有降低，因为没有如在图15B所示的结构中那样通过突起22b向液晶层30上施加电压的区畴。

在图15E所示的取向调整结构28中，象图15D所示的取向调整结构28中那样，通过使用介电层23的开口23a在接近液晶层30的反基板200b的一侧形成凹陷部分，并且仅在该凹陷部分的底部形成水平定向膜26。代替形成水平定向膜26，可以如图15C所示那样暴露反电极22的表面。

在图16A和16B中示出具有上述任一种取向调整结构的液晶显示装置200，图16A是平面图，而图16B是沿图16A的线16A-16A’的剖面图。

液晶显示装置200包括TFT基板100a和具有取向调整结构28的反基板200b，TFT基板100a具有包括固态区14a和非固态区14b的图像单元电极14。TFT基板100a的结构并不局限于此处描述的结构，而是可以是任何上面所述的其它结构。此外，虽然把即使在没有施加电压时也施加取向调整力的结构用作取向调整结构28，但是图15B至15D所示的取向调整结构28也能被图15A中所示的取向调整结构代替。

在提供在液晶显示装置200的反基板200b中的取向调整结构28中，提供在与图像单元电极14的固态区14a相对的区域中心的取向调整结构28是图15B至15D所示的一个，而提供在与图像单元电极14的非固态区14b相对的区域中心的取向调整结构28是图15E所示的。

使用这种配置，在液晶层30上施加电压时，即，在图像单元电极14和反电极22之间存在施加电压时，通过图像单元电极14的单元固态区14a’形成的放射状倾斜取向的方向与通过取向调整结构28形成的放射状倾斜取向的方向一致，从而稳定了放射状倾斜方向。这在图17A至17C中示意性说明。图17A说明没有施加电压的情况，图17B说明在施加电压后取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)，而图17C说明在施加电压过程中的一个稳定状态。

如图17A所示，即使没有施加电压时，由取向调整结构28(图15B至15D)施加的取向调整力也作用在其邻近的液晶分子30a上，由此形成放射状倾斜取向。

当开始施加电压时，产生由图17B所示的等势线EQ表示的电场(通过TFT基板100a的电极结构)以及液晶畴，其中液晶分子30a以放射状倾斜取向的液晶畴形成在与开口14b1对应的每个区域和与单元固态区14a’对应的每个区域中，并且液晶层30达到图17C所示的稳定状态。每个液晶畴中液晶分子30a的倾斜取向与通过提供在相应区域中的取向调整结构28施加的取向调整力倾斜的液晶分子30a的方向一致。

在稳定状态，当向液晶显示装置200施加压力时，液晶层30的放射状倾斜取向曾经坍塌，但是一旦压力移去，由于来自单元固态区14a’和取向调整结构28的取向调节力作用在液晶分子30a上，放射状倾斜取向恢复。因此，由于抑制了由于压力引起的残像的出现。当来自取向调整结构28的取向调整力过强时，由于放射状倾斜取向，即使在没有施加电压时也发生延迟，由此显示对比度降低。但是，由于其仅需要稳定由倾斜电场形成的放射状倾斜取向并固定放射状倾斜取向的中心轴位置，来自取向调整结构28的取向调整力不必太强。因此，不会导致显使示质量恶化的延迟程度的取向调整力是足够的。

例如，当采用图15B所示的突起(棱)22b时，对于具有大约30μm至大约35μm的直径的单元固态区14a’，每个突起22b可以具有大约15μm的直径和大约1μm的高度(厚度)，由此获得了充足的取向调整力并抑制由于实际水平的延迟而导致的对比度的降低。

图18A和18B说明包括取向调整结构的另一个液晶显示装置200’。

液晶显示装置200’在与图像单元电极14的开口14b1相对的区域中没有取向调整结构。图15E所示的取向调整结构28应该形成在与开口14b1相对的区域内，这给工艺引入了困难。因此，考虑到生产率，优选的仅使用图15A至15D所示取向调整结构28中的一个。尤其是，图15B所示的取向调整结构28是优选的，因为它能用简单的工艺生产。

即使在液晶显示装置200’中的与开口14b1对应的区域内没有提供取向调整结构，也能获得与液晶显示装置200中基本上相同的放射状倾斜取向，如图19A-19C中示意性示出的，并且其抗压力水平也达到实用水平。

在把如图15B所示的突起22b作为取向调整结构28使用的情况下，液晶层30的厚度可以由突起22b定义，如图20A所示。换句话，突起22b也能起到控制单元间隙(液晶层30的厚度)的隔离物的作用。这种配置的优点在于不需要单独提供用来限定液晶层30厚度的隔离物，由此简化了生产工艺。

在所示的实施例中，突起22b具有截去顶端的锥形形状，侧面22b1相对于基板21的基板平面以小于90°的锥角θ倾斜。当侧面22b1相对于基板平面以小于90°的锥角倾斜时，突起22b的侧面22b1对液晶层30的液晶分子30a的取向调整力与倾斜电场施加的取向调整力具有相同方向，由此用于稳定放射状倾斜取向。

如在图20A至20C中示意性所示，可获得与使用液晶显示装置200’所获得的放射状倾斜取向相似的放射状倾斜取向，同时突起22b也起到隔离物的作用。

虽然在图20A至20C的实施例中示出突起22b具有相对于基板平面以小于90°的角倾斜的侧面22b1，但是突起22b可选择具有相对于基板平面以90°或大于90°的角倾斜的侧面22b1。考虑到放射状倾斜取向的稳定性，优选侧面22b1的倾角不明显超过90°，更优选的是倾角小于90°。即使倾角超过90°，只要其接近90°(只要它不明显超过90°)，突起22b侧面22b1附近的液晶分子30a以基本上平行于基板平面的方向倾斜，并且由此采取与边缘部分的液晶分子30a的倾斜方向一致的放射状倾斜取向，仅有微小的扭曲。但是如图21所示，如果突起22b的侧面22b1的倾角明显超过90°，突起22b的侧面22b1对液晶层30的液晶分子30a的取向调整力与倾斜电场施加的取向调整力具有相反方向，由此放射状倾斜取向可能不能稳定。

也用作隔离物的突起22b并不局限于如图20A至20C所示的切去顶端的锥形形状。例如，突起22b可以具有图22所示的形状，其在垂直基板平面的平面内剖面是椭圆的一部分(即，诸如是椭球体的一部分的形状)。在图22所示的突起22b中，虽然侧面22b1相对于基板平面的倾角(锥形角)沿液晶层30的厚度变化时，但是不管沿液晶层30的厚度的什么位置，侧面22b1的倾角都小于90°。因此，具有这种形状的突起22b可以适于用作稳定放射状倾斜取向的突起。

在生产液晶显示装置的工艺中，上述的突起22b可以形成在上基板或下基板上，该突起22b与上基板和下基板(TFT基板和反基板)都接触，而且还用作限定液晶层30厚度的隔离物。不论突起22b形成在上基板还是下基板上，一旦上、下基板互相接触，它将与两个基板都接触，起到隔离物以及取向调整结构的作用。

不必要所有提供在与单元固态区14a’相对的区域中的突起22b都用作隔离物，通过形成比用作隔离物的其它突起22b更低的一些突起22b，可抑制光泄漏的发生。

下面将描述本实施例的可供选择的液晶显示装置。

图23A、23B和图24说明本实施例的另一个液晶显示装置200A和200B。图23A和图24B分别示意性说明液晶显示装置200A和200B的八个图像单元区的结构。图24是示意性说明沿图23A和23B的线24A-24A’的剖面图。

每个液晶显示装置200A和200B的图像单元电极14包括三个在图像单元区中排列成一行的单元固态区14a’，但是不包含任何开口14b1；即，图像单元电极14的非固态区14b仅包括切除区14b2。包含在图像单元区的三个单元固态区14a’中的两个是透明电极，而剩下的一个单元固态区14a’是反射电极。每个单元固态区14a’是正方形的。在与每个单元固态区14a’相对的区域内，液晶显示装置200A和200B中的每个的反电极200b包括作为取向调整结构的突起(棱)22b。

液晶显示装置200A和200B的图像单元电极14不包含任何开口14b1。但是，在这种情况下，单元固态区14a’上能形成采取放射状倾斜取向的液晶畴。通过形成至少一个切除区14b2，在图像单元14中能形成多个单元固态区14a’。因此，能形成均采取放射状倾斜取向的多个液晶畴。通过与每个单元固态区14a’相对应提供的突起22b，稳定形成在单元固态区14a’上的液晶畴。

图23A所示的液晶显示装置200A和图23B所示的液晶显示装置200B的互相差异在于反基板200b的透明介电层29的结构。具体是，在图23A所示的液晶显示装置200A中，透明介电层29独立(单独的)形成在每个图像单元区中，而在液晶显示装置200B中，如图23B所示，一个图像单元区中的透明介电层29与其它图像单元区中的透明介电层29连续，所述其它图像单元区沿两个周期排列方向(其中图像单元区是周期排列的方向)之一与该图像单元区相邻。如图23B所示，当一个图像单元区的透明介电层29与其它图像单元区的透明介电层29连续时，所述其它图像单元区在某一方向与该图像单元区相邻，在那个方向不需要考虑透明介电层29的对准余量(lignment margin)，由此，可减少方向中的图像单元间隔，由此提高开口率和生产率。

分别在图23A和23B示出的液晶显示装置200A和200B中，排列图像单元区使得在一个周期排列方向上相邻的图像单元区的反射区R相邻，相反，分别在图25A、25B、图26A和图26B所示的液晶显示装置200C、200D、200E和200F中，每个图像单元区的反射区R在一个周期排列方向上不仅与相邻图像单元区的反射区R相邻，而且在其它周期排列方向与相邻图像单元区的反射区R目邻。

在图25A所示的液晶显示装置200C中，透明介电层29独立形成在每个图像单元区的反射区R内。相反，分别在图25B、图26A和图26B所示的液晶显示装置200D、200E和200F中，在一个图像单元区中的透明介电层29与毗邻该图像单元区的其它图像单元区中的透明介电层29连续，由此可以提高开口率和生产率。尤其是，如图26B所示的液晶显示装置200F中，一个图像单元区中的透明介电层29与在两个周期性排列方向上与该图像单元区相邻的其它图像单元区的透明介电层29连续。因此，不需要考虑透明介电层29在两个周期排列方向的对准余量。这种配置在提高开口率和生产率方面是高效的。

虽然图23A和23B所示的配置中每个图像单元区是等分的；即由单元固态区14a’(称为“子图像单元区”)限定的区域具有相同的尺寸和相同的形状，在本发明中图像单元区没有必要是等分的。一个图像单元区的一个或多个子图像单元区可以与其它子图像单元区具有不同的尺寸/形状，或透射区T中的子图像单元区与反射区R中的子图像单元区具有不同的尺寸/形状。此外，虽然图23A至图26B所示的配置中子图像单元区具有正方形形状并且具有1∶1的纵横比，在本发明申请中子图像单元区的纵横比不必要是1∶1。

图27A所示的液晶显示装置200G和图23A所示的液晶显示装置200A的差异在于提供在反射区R中的单元固态区14a’具有长方形形状，并且反射区R中的子图像单元区具有长方形形状。虽然根据图像单元区的纵横比，难以使在区中形成的所有子图像单元区具有1∶1的纵横比，但如果如图27A所示，一个或多个子图像单元区与其它的具有不同的形状(例如，长方形形状)，则可以将该多个单元固态区14a’在图像单元区内尽可能靠近地排列，由此可能增加在每个图像单元区内单元固态区14a’的面积比，由此增加开口率。注意，在根据图像单元区的纵横比调整一个或多个子图像单元区的尺寸/形状时，如果调整透射区R中的子图像单元区的尺寸/形状，则显示受到较小的影响。这是由于原本就具有较小单元间隙(液晶层30的厚度)的反射区R具有更好的响应特性，并且显示质量要求水平低于透射区T中的显示质量要求水平。

图27B所示的液晶显示装置200H类似于图23A所示的液晶显示装置200A，只是排列在透射区T中的两个正方形形状的子图像单元区(正方形单元固态区14a’)被具有更大纵横比(大约1∶2)的一个长方形子图像单元区(长方形单元固态区14a’)代替。在每个图像单元区的子图像单元区(单元固态区14a’)的数量通过使用具有较大纵横比的子图像单元区(单元固态区14a’)来减少时，尽管取向稳定性和响应速度减小了，但是在图像单元区中的非固态区14b的面积比可以减小，由此可进一步提高开口率。本发明者的一项研究揭示，即使使用纵横比大约为1∶2的单元固态区14a’，也能获得足够稳定的放射状倾斜取向。

此外，如分别在图28A和28B所示的液晶显示装置200I和200J中，根据图像单元区的形状，为提高开口率，每个图像单元区中的所有子图像单元区(单元固态区14a’)都可以是长方形的。在图28A所示的液晶显示装置200I中，透射区T中的两个子图像单元区(单元固态区14a’)和反射区R中的一个子图像单元区(单元固态区14a’)都是长方形的。此外，在图28B所示的液晶显示装置200J中，透射区T中的一个子图像单元区(单元固态区14a’)和反射区R中的一个子图像单元区(单元固态区14a’)都是长方形的。

注意，图23A和23B示出的配置中优选以透射模式显示图像，同时透射区T和反射区R之间的面积比大约是2∶1。可以理解，在优选以反射模式显示图像时，可以分别如图29A和29B所示的液晶显示装置200K和200L中那样，使得反射区R的面积比高于透射区T的。

在图29A所示的液晶显示装置200K中，每个图像单元区的三个正方形单元固态区14a’中的两个是反射电极，而剩下的一个正方形单元固态区14a’是透明电极，同时透射区T和反射区R之间的面积比大约是1∶2。

在图29B所示的液晶显示装置200L中，每个图像单元区包括作为透明电极的一个正方形单元固态区14a’和作为反射电极的一个长方形单元固态区14a’(纵横比：大约1∶2)，同时透射区T和反射区R之间的面积比也大约是1∶2。

此外，为了提高透射区T中的液晶层30的响应特性，透射区T中的每个单元固态区14a’可具有如图30A的液晶显示装置200M中所示的具有锐角的形状。或者，为了增加透射区T的取向稳定性和透射率，透射区T中的每个单元固态区14a’可以形成为桶状形状(具有大体弧状角部分的大体正方形)，如图30B的液晶显示装置200N中所示。

已经参考图23A至图30B描述了其结构中每个图像单元区中的单元固态区14a’排列成一行的变体。上述描述也适用于这样的结构，其中每个图像单元区中的单元固态区14a’排列成多行。

图31A表示液晶显示装置200O。在图31A中，液晶显示装置200O的图像单元电极14包括以5行×2列矩阵形式排列的十个单元固态区14a’。每个单元固态区14a’是正方形的。第三行中的两个单元固态区14a’是反射电极，而剩下的单元固态区14a’是透明电极。上面描述的各种修改也适用于液晶显示装置200O。例如，为提供图31B所示的液晶显示装置200P，液晶显示装置200O的两个反射电极(单元固态区14a’)可以用一个长方形反射电极代替。

图32A示出了液晶显示装置200Q。在图32A中，液晶显示装置200Q的图像单元电极14包括以8行×3列矩阵形式排列的24个单元固态区14a’。每个单元固态区14a’是正方形的。第十五行中的三个单元固态区14a’是反射电极，而剩下的单元固态区14a’是透明电极。上面描述的各种修改也适用于液晶显示装置200Q。例如，为提供图32B所示的液晶显示装置200R，液晶显示装置200Q的三个反射电极(单元固态区14a’)可以用一个长方形反射电极代替。

注意，虽然本实施例针对在反基板200b上包含取向调整结构的液晶显示装置，本发明者对各种配置的研究揭示，稳定的放射状倾斜取向也可以通过在TFT基板100a的单元固态区14a’的中心部分提供突起(棱)形成。当如图33A所示在与单元固态区14a’相对的区域上在反基板200b上提供作为取向调整结构的突起22b时，突起22b的取向调整力与在非固态区14b的边缘部分产生的倾斜电场的取向调整力一致。相反，当如图33B所示把突起(棱)18提供在TFT基板100a的单元固态区14a’的中心部分上时，其取向调整力似乎不与在非固态区14b的边缘部分产生的倾斜电场的取向调整力一致。但是由于突起18利用其表面结构施加强的取向调整力，在存在施加电压时，单元固态区14a’上的液晶分子30a产生扭曲的亚稳定状态，以便与非固态区14b边缘部分周围的液晶分子30a的取向一致，由此可形成稳定的放射状倾斜取向。

图34A和34B示出了在把突起22b提供在反基板200b的情况下，图像单元区中的取向，而图35A和35B示出了在把突起18提供在TFT基板100a的情况下图像单元区中的取向。图34A至35B分别示出存在施加电压时的图像单元区的显微照片。图34A至35B是当以正交尼科耳状态提供一对偏振板时得到的显微照片。图34A和35A表示在偏振板的偏振轴平行或垂直于图纸的上下方向(或左右方向)的情况下的取向，图34B和35B表示在偏振板的偏振轴平行或垂直于相对图纸的上下方向(或左右方向)倾斜大约45°的方向的情况下的取向。

当对比图34A和34B与35A和35B时明白，即使把突起18提供在TFT基板100a上，也与每个单元固态区14a’相对应地形成采取放射状倾斜取向的液晶畴，当然取向状态略微不同于当把突起22b提供在反基板200b时得到的取向状态。

实施例3

下面参考图36描述本实施例的液晶显示装置300。液晶显示装置300不同于图1A和1B所示的液晶显示装置100之处在于设置在透射区T中的单元固态区14a’的边缘部分处的液晶层30的厚度de小于在单元固态区14a’的中心部分处的液晶层30的厚度dc，如图36所示。

通常，液晶层30厚度(单元间隙)越小(由此电场的效果更明显)，液晶分子30a的响应速度越高，并且响应速度一般与液晶层30的厚度的平方成反比。因此，如果象在该实施例中一样，单元固态区14a’的边缘部分(外围)处的液晶层30的厚度de小于单元固态区14a’的中心部分处的液晶层30的厚度dc，在单元固态区14a’的边缘部分上的液晶分子30a的响应速度高于在单元固态区14a’的中心部分上的液晶分子30a的响应速度。边缘部分上的液晶分子30a是触发放射状倾斜取向形成的液晶分子。因此，如果边缘部分上的液晶分子30a的响应速度增加，液晶畴的形成会更快。因此，有液晶畴形成的液晶层30的整个区域的响应速度增加。因此，本实施例的液晶显示装置300具有理想的响应特性。

注意，虽然能通过减少整个图像单元区上的单元间隙进一步增加响应速度，但这样就需要增加液晶材料的折射率各向异性(Δn)，以对穿过液晶层30的光产生预定的延迟。但是对于常规的液晶材料，随着折射率各向异性的增加，其粘性增加，由此抵消了通过减少单元间隙获得提高的响应速度的优势。因此，仅仅通过减少整个图像单元区上的液晶层30的厚度，不可能显著提高响应速度。

相反，在本实施例的液晶显示装置300中，仅在图像单元区的一部分(对应于单元固态区14a’边缘部分的区域)中减小单元间隙，并也不需要增加液晶材料的折射率各向异性(Δn)，因此，可显著提高响应速度。

为了显著提高响应速度，单元固态区14a’的边缘部分处的液晶层30的厚度de和单元固态区14a’的中心部分处的液晶层30的厚度dc之间的差优选是0.5μm或更大，更优选是1μm或更大，甚至更优选是1.5μm或更大。

注意，虽然本实施例中透射区T采用的结构是单元固态区14a’的边缘部分处的单元间隙小于单元固态区14a’的中心部分处的单元间隙，但可以选择把这种结构用于反射区R或同时用于透射区T和反射区R。但是，注意，由于反射区R原先就具有较小的单元间隙，因此通过减少至少在透射区T的边缘部分处的单元间隙，就能获得提高响应速度的理想效果。

在本实施例中，如图36所示，通过将单元固态区14a’的表面在边缘部分的高度设置为大于在单元固态区14a’的中心部分处的高度，使得液晶层30在边缘部分的厚度de小于液晶层30在中心部分的厚度dc。更具体地，在图像单元电极14和透明基板11之间提供层间绝缘膜19，夹层绝缘膜19表面的高度局部变化，由此单元固态区14a’的表面在其边缘部分高于其中心部分。

本实施例的层间绝缘膜19包括：第一区19a，此处在靠近液晶层30的一侧上其表面高度连续变化；和第二区19b，此处在靠近液晶层30的一侧上其表面高度基本上恒定。透射区T中的单元固态区14a’的边缘部分位于第一区19a上而单元固态区14a’的中心部分位于第二区19b上。

考虑到显示质量，优选的层间绝缘膜19的第一区19a的倾角(相对于基板11表面的倾角)小。由于形成在第一区19a上的垂直定向膜具有用于将液晶分子30a取向成垂直于其表面的取向调整力，在第一区19a上的液晶分子30a相对于基板11的表面沿倾斜方向取向。随着第一区19a的倾角变大，液晶分子30a的倾斜角变大。由于无论有/无施加电压，来自垂直定向膜的取向调整力都存在，所以由于第一区19a上的倾斜的液晶分子30a，在黑色显示中发生光泄漏。因此，如果层间绝缘膜19的第一区19a的倾角过大，则对比度降低。因此，优选层间绝缘膜19的第一区19a的倾角小，且优选层间绝缘膜19具有平缓的斜坡。具体的，夹层绝缘膜19的第一区19a相对于基板11表面的倾角优选是30°或者更小，且更优选是20°或更小。

注意，如果单元固态区14a’的表面高度在整个单元固态区14a’上连续变化，整个单元固态区14a’上的液晶层30的延迟不再是恒定的，由此显示质量可能变坏。在这种情况，难以通过使用相差补偿器适当地补偿相位差。如在本实施例中，在层间绝缘膜19包括第二区19b的情况下，该问题可以抑制，其中在第二区19b处靠近液晶层30的一侧上的高度基本上是恒定的，。

通过，例如通过使用光掩膜曝光和显影光敏树脂膜并且接着在热处理中热变形该膜，可形成如上所述具有平缓斜坡的层间绝缘膜19。具体是，可以这样获得如图36所示具有平缓斜坡的层间绝缘膜19：首先在透明基板11的表面形成光敏树脂膜，使用光掩膜曝光该膜，使得与透射区T对应的部分在预定量的光下曝光，而与反射区R对应的部分不曝光，显影该膜，并且接着在预定温度下对该膜进行热处理。注意，以这种曝光量进行曝光处理，该曝光量使得在显影处理后与透射区T对应的光敏树脂膜的部分并不完全被去除而是部分保留。这种曝光处理有时称为“半曝光处理”。

注意，如在本实施例中，使用其中单元固态区14a’的边缘部分处的单元间隙局部减小的配置，优选采用使用圆偏振光的显示模式，即，一种显示模式，其中要入射在液晶层30上的光是圆偏振光，并且通过液晶层30调整该圆偏振光以显示图像。下面将参考图37描述其中的原因。图37是说明在施加电压时，单元固态区14a’的边缘部分的放大剖面图。

如图37所示，如果把单元固态区14a’的边缘部分形成在倾斜表面上，在施加电场时，单元固态区14a’的边缘部分上的液晶分子30a的取向和非固态区14b上的液晶分子30a的取向之间的连续性程度可能较差。因此，参考如37，一旦由于电场作用边缘部分上的液晶分子30a倒下，之后它就会如图37的箭头表示那样改变其取向的方位角，以便保持与其它相邻液晶分子30a的取向连续程度。因此，响应于施加的电压，邻近边缘部分的液晶分子30a表现出两步响应状态。第二步，其中取向的方位角慢慢变化，导致使用线偏振光的显示模式中透射率(亮度)的变化，因此在这种显示模式下，通过在单元固态区14a’的边缘部分的局部减小单元间隙，不可能获得提高响应速度的显著效果。相反，在使用圆偏振光的显示模式下，液晶显示分子30a的方位角的变化基本上不影响透射率，由此可能获得提高响应速度的理想效果。

使用圆偏振光的显示模式可以通过，例如在液晶层30的两侧上都提供圆偏振板(例如，线性偏振板和λ/4波片的组合)来实现。

实施例4

参考图38A和38B，将描述本实施例的液晶显示装置400。图38A是从基板的法线方向所见的液晶显示装置400的三个图像单元区P1、P2和P3的平面图。图38B是沿图38A的线38B-38B’的剖面图。

液晶显示装置400的多个图像单元区排列成矩阵，即行和列。图38A用箭头D1表示行方向，用箭头D2表示列方向。三个图像单元区P1、P2和P3在行方向D1上相互邻近。也把行方向D1和列方向D2称为图像单元(图像单元区)的“周期性排列方向”。典型的，行方向D1和列方向D2是互相垂直的。在本实施例中，每个图像单元区(图像单元)具有大体长方形的形状，较短的边沿着行方向D1且较长的边沿着列方向D2。因此，在行方向D1和列方向D2上，图像单元区以不同周期(称为“图像单元间距”)排列。在本说明书中，为一方便，把图像单元排列的两个周期性排列方向之一称为“行方向”，而另外的周期性方向称为“列方向”。换句话，行方向可以定义成沿显示面板的垂直方向或者水平方向，对于列方向也是同样的。

如图39所示，在本实施例的液晶显示装置400中，在把数据写入到所有图像单元的周期(1帧)中，反相地驱动在行方向D1互相邻近的每两个图像单元。提供给与在图39中用“+”表示的图像单元区P1和P3相对应的液晶层30的区域的电压的极性，不同于提供给与用“-”表示的图像单元区P2相对应的液晶层30的区域的电压的极性。

图40A和40B说明存在施加电压时，液晶显示装置400的液晶层30。图40A示意性说明依据施加穿过液晶层30的电压，液晶分子30a的取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)。图40B示意性说明依据施加的电压，液晶分子30a的取向已经变化并趋向稳定的状态。图40A和40B是沿图38A的线40-40’的剖面图，但是为了简便省略了反基板100b的阶梯状部分。

当向液晶层30上施加电压时，如图40A所示，在非固态区14b的边缘部分中形成倾斜电场。通过该倾斜电场，如图40B所示，液晶层30内的液晶分子30a采取放射状倾斜取向。在本实施例中，由于反相地驱动在行方向D1上互相邻近的每两个图像单元，在行方向D1上相邻的图像单元之间可以产生强的倾斜电场。下面将参考图41和42描述其原因。图41和42示出了提供在透明基板11上总线(例如，信号线)，没有任何省略。

如图41所示，当把相同极性的电压施加在两个邻近的图像单元区中的液晶层上时，尽管在对应于非固态区14b的区域内一度下降，但等势线EQ在两个邻近的图像单元区中是连续的。相反，如图42所示，当把不同极性的电压施加在两个邻近的图像单元区中的液晶层上时，分别表示在这两个图像单元区产生的电场的等势线EQ彼此不连续，而是在对应于非固态区14b的区域内显著下降。结果是，在非固态区14b的边缘部分，即，在单元固态区14a’附近，形成陡峭的电势梯度，该电势梯度产生比图41所示的更强的倾斜电场。

为了产生足以提供稳定放射状倾斜取向的倾斜电场，邻近图像单元区中的图像单元电极14之间的间隔(即，在图像单元电极14的固态区14a之间的间隔)需要具有某一宽度。在本实施例中，行方向D1上每个图像单元的驱动电压的极性是相反的，以便在行方向D1每两个相邻的图像单元由相反的极性驱动。在这种情况，与在行方向D1驱动电压的极性不反转的情况相比，即使在图像单元区之间的间隔较短，也能获得足够的取向调整力。因此，可使用其中行方向D1上图像单元电极14之间的间隔较短的结构来增大开口率。

在本实施例中，沿着图像单元区的较短边反转每个图像单元的驱动电压的极性。或者，可以沿着图像单元区的较长边反转驱动电压的极性。注意，优选至少沿着图像单元区的较短边反转图像单元的驱动电压的极性。原因在于，这种驱动在图像单元区的较长边的附近产生强倾斜电场，而且由此高效地稳定了在整个图像单元区中液晶分子的取向。

参考图43A，只要在行方向D1(两个周期性排列方向之一)反转每个图像单元的驱动电压的极性，即使没有在列方向D2(另一周期性排列方向)上反转每个图像单元驱动电压的极性(即，所谓的源极线反向驱动或栅极线反向驱动)，也能显著的提高开口率。例如，为了抑制闪烁，优选在行方向D1上反向每个图像单元的驱动电压的极性，同时在列方向D2每n行图像单元反向驱动电压的极性(n是大于或等于1的整数)。即，优选在一帧内，每n行反转施加在对应于同列的图像单元区的液晶层的电压的极性。

如图43B所示，可以在列方向D2上每两行图像单元反转驱动电压的极性(所谓的2H点反向驱动)。如图43C所示，可以在列方向D2上每一个图像单元反向驱动电压的极性(所谓的点反向驱动)。在如图43C所示的情况下，在行方向D1对于每一个图像单元并且同时在列方向D2对于每个图像单元反转驱动电压的极性，因此可以缩短列方向D2上相邻图像单元电极14之间的间隔，从而进一步提高开口率。

在本实施例中，在每个图像单元区中把单元固态区14a’排列成一行。即使在每个图像单元区把单元固态区14a’排列成多行，也可以通过在两个周期性排列方向之一上反转图像单元的驱动电压的极性，提供同样的效果。在把单元固态区14a’排列成一行的情况下，可以增大固态区14a’在图像单元区中单元面积比，并且由此能增加图像单元区中对显示有贡献的面积的比率(有效开口率)。下面将参考图44和45描述其理由。

如图44和45所示，TFT基板100a实际上包括在行方向D1上互相平行延伸的栅极总线(扫描线)41和在列方向D2互相平行延伸的源极总线(信号线)42。栅极总线41中的每个分别电连接到为每个图像单元区提供的TFT(未示)的栅电极。源极总线42中的每个分别电连接到TFT的源电极。TFT的漏极电连接到图像单元电极14。TFT基板100a也包括存储电容线43。

在图44所示的结构中，在一个图像单元区中把多个单元固态区14a’排列成一行。因此，非固态区14b(切除区14b2)的一部分与栅极总线41或源极总线42重叠，而且位于图像单元区外。

在图45所示的结构中，把多个单元固态区14a’排列成两行或更多行。在这种情况下，图像单元区包括被单元固态区14a’包围的开口14b1。该开口14b1整体位于图像单元区中。因此，非固态区14b在图像单元区中的面积比增大，而固态区14a在图像单元区中的面积比减小。

通过比较，在图44所示的结构中，在每个图像单元区中多个单元固态区14a’排列成一行，至少每个切除区14b的一部分在图像单元区外，这能减少单元固态区14b在图像单元区中的面积比，并且增加固态区14a在图像单元区中的面积比。结果提高了开口率。

在此，将特别描述具有特定规格的液晶显示装置的开口率的改进。使用的液晶显示装置中，显示区域沿对角线长度是15英寸，单元固态区14a’是具有大体弧形角部的正方形(在图44中所示)，在栅极总线和源极总线上的光遮挡层具有12μm的宽度，单元固态区14a’之间的间隔是8.5μm。使用该液晶显示装置，对比了在单元固态区14a’排列成一行的情况下获得的透射率和在单元固态区14a’排列成多行的情况下获得的透射率。单元固态区14a’排列成一行的情况，与单元固态区14a’排列成多行的情况相比，在SXGA(1280×1024像素)下透射率提高了6％，在UXGA(1600×1200像素)下提高了9％，在QXGA(2048×1536像素)下提高了11％。通过把一个图像单元区中的单元固态区14a’排列成一行提供的开口率增大的效果在高精度液晶显示装置中尤其高。

在图44和45所示的结构中，其中图像单元电极14与栅极总线41和源极总线42部分重叠，优选在绝缘膜上(例如，有机绝缘膜)上形成图像单元电极，该绝缘膜提供在总线上，以便使来自总线的影响最小。

使用上述的液晶显示装置(其中显示区域在对角线上的长度是15英寸，单元固态区14a’是具有大体弧形形状角部的正方形，栅极总线和源极总线上的光遮挡层具有12μm的宽度，单元固态区14a’之间的间隔是8.5μm)，比较了在行方向D1上每图像单元反转驱动电压的极性时的取向稳定性与在行方向D1上不反转驱动电压的极性时的取向稳定性。实现稳定的放射状倾斜取向所需的图像单元电极14之间的间隔(更严格的，是图像单元电极14的固态区14a之间的间隔)是8.5μm，它等于图像单元区中单元固态区14a’之间的间隔。通过对比，当在行方向D1上反转极性时，即使行方向D1上邻近图像单元电极14之间的间隔短至3μm，也能获得稳定的放射状倾斜取向。

实施例5

参考图46A和46B，将描述本实施例的液晶显示装置500的结构。图46A是沿基板法线方向所见的液晶显示装置500的平面图，而46B是沿图46A的线46B-46B’的剖面图。图46B说明没有在液晶层30上施加电压的状态。

如图46A和46B所示的液晶显示装置500不同于在图1A和1B所示的液晶显示装置100之处在于，液晶显示装置500的TFT基板500a在图像单元电极14的非固态区14b上包括突起40。在突起40的表面上提供垂直定向膜(未示)。

如图46A所示，在透明基板11的平面内的突起40的剖面形状与固态区14a和非固态区14b之间的边界的形状一致。在本实施例中，位于开口14b1内的突起14b的剖面形状与开口14b1的形状相同(严格地说是类似)，而且大体上是星形形状。位于切除区14b2内的突起40的剖面形状与切除区14b2的形状相同(严格地说是类似)，而且对应于开口14b1内突起40的形状的一半或四分之一。如图46B所示，在垂直于透明基板11的平面上的突起40的剖面形状是梯形。更具体地，突起40具有平行于基板平面的上表面40t和相对于基板平面以倾角θ(＜90)倾斜的侧面40s。由于形成了覆盖突起40的垂直定向膜(未示)，突起40的侧面40s施加在液晶层30的液晶分子30a上的取向调整力，与倾斜电场施加的取向调整力的方向相同。侧面40s的取向调整力起到稳定放射状倾斜取向的作用。

下面将参考图47A至47D和图48A和48B描述突起40的作用。

首先，参考图47A至47D描述液晶分子30a取向和提供垂直取向的表面的形状之间的关系。

如图47A所示，由于提供垂直取向的表面(典型的，垂直定向膜的表面)的取向调整力，水平表面上的液晶分子30a相对于该表面垂直取向。当把由垂直于液晶分子30a的轴向的等势线EQ表示的电场施加到这种垂直取向的液晶分子30a上时，顺时针倾斜液晶分子30a的扭矩和反时针倾斜液晶分子30a的扭矩以相等概率作用在液晶分子30a上。因此，在两个平行板状电极之间的液晶层30处于包括接收顺时针扭矩的液晶分子30a和接收反时针扭矩的液晶分子30a的混合态。结果是，与施加在液晶层30上的电压一致的取向变化不可能平稳发生。

如图47B所示，当把水平等势线EQ表示的电场施加到垂直于倾斜表面取向的液晶分子30a上时，液晶分子30a向某一方向倾斜，在该方向上液晶分子30a以较小的倾斜角(在图47B中顺时针)平行于等势线EQ。如图47C所示，垂直于水平表面取向的液晶分子30a与位于倾斜表面(顺时针)的液晶分子30a以同样的方向倾斜，使得水平表面上的液晶分子30a的取向方向与垂直于倾斜面取向的液晶分子30a的取向方向连续(一致)。

如图47D所示，在具有连续的凹/凸图案并由此具有连续的梯形剖面的表面上，上表面和下表面上的液晶分子30a的取向方向与由在倾斜表面上的液晶分子30a调整的取向方向一致。

本实施例的液晶显示装置通过将由这种形状的表面(突起)施加的取向调整力的方向与由倾斜电场施加的取向调整力的方向匹配，来稳定放射状倾斜取向。

图48A和48B分别示出在通过在图46B所示的液晶显示装置30上施加电场获得的状态下的液晶显示装置500。图48A示意性说明根据施加在液晶层30上的电压，液晶分子的30a取向刚刚开始改变的状态(初始ON状态)。图48B示意性说明依据施加的电压，液晶分子30a的取向已经改变并且趋于稳定的状态。曲线EQ表示等势线。图48A和48B分别是沿图46A的线48-48’的剖面图，但是为了简单省略了反基板100b的阶梯状部分。

当图像单元电极14和反电极22处于相同电势(在没有在液晶层30上施加电压时)时，如图46B所示，图像单元区中的液晶分子30a垂直于基板11和22的表面取向。在这种状态，与在突起40的侧面40s上的垂直定向膜(未示)接触的液晶分子30a垂直于侧面40s取向，且在侧面40s附近的液晶分子30a由于与周围的液晶分子30a的相互作用而倾斜(由于弹性体的特性)。

当在液晶层30上施加电压时，形成由图48A所示的等势线EQ表示的电势梯度。在固态区14a和反电极22之间的液晶层30的区域中，等势线EQ平行于图像单元电极14的固态区14a的表面和反电极22的表面。等势线EQ在与图像单元电极14的非固态区14b对应的区域中下降。在与非固态区14b的边缘部分EG相对应的液晶层30的区域中(在非固态区14b的内围附近，包含非固态区14b和固态区14a之间的边界)，形成由倾斜等势线EQ表示的倾斜电场。

如上所述并由图48A的箭头表示，利用倾斜电场，在开口14b1右侧边缘部分EG上的液晶分子30a(图48A)顺时针倾斜(旋转)，而在开口14b1左侧边缘部分EG上的液晶分子30a(图48B)反时针倾斜(旋转)。结果，在边缘部分EG上的液晶分子30a平行于等势线EQ取向。在边缘部分EG，由倾斜电场提供的取向调整方向与由突起40的侧面40s提供的取向调整方向相同。

如上所述，当从在等势线EQ的倾斜部分上的液晶分子30a开始的取向方向变化继续并且该取向达到稳定状态时，获得图48B所示的取向。位于开口14b1的中心部分，即大约在突起40的顶面40t中心的液晶分子30a受到位于开口14b1的相对边缘部分处的液晶分子30a取向的影响相同，并因此保持垂直于等势线EQ取向。远离开口14b1的中心部分(突起40的顶面40t)的液晶分子30a受到靠近它的各边缘部分EG处的液晶分子30a取向的影响而倾斜，并因此相对于开口14b1的中心SA(突起40的顶面40t)形成对称的倾斜取向。同时，在与基本上由开口14b1和突起40包围的单元固态区14a’对应的区域中，液晶分子30a相对于单元固态区14a’的中心SA形成对称的倾斜取向。

如上所述，在本实施例的液晶显示装置500中，与在实施例1的液晶显示装置100相似，与开口14b1和单元固态区14a’相对应地形成采取放射状倾斜取向的液晶畴。由于突起40形成为基本包围成大体圆形图案的单元固态区14a’，因此液晶畴与由突起40包围的大体圆形区域相对应形成。位于开口14b1内的突起40的侧面40s起到使在邻近开口14b1的边缘部分EG的液晶分子30a的倾斜方向与由倾斜电场提供的取向方向相同的作用。因此，侧面40s稳定放射状倾斜取向。

仅在存在施加电压时，由倾斜电场产生的取向调整力才自然地作用，而且其强度依赖于电场强度(施加电压的幅度)。当电场弱时(即，当施加电压低时)，由倾斜电场产生的取向调整力弱。在这种情况下，当把外力施加在液晶面板上时，放射状倾斜取向可能会被液晶材料流破坏。一旦破坏了，放射状倾斜取向不能恢复，直到施加足以产生具有相当强取向调整力的倾斜电场的电压。相对照的是，不管施加电压的幅度如何，由突起40的侧面40s施加的取向调整力都起作用，而且取向调整力很强，这可以通过该取向调整力提供定向膜的锚定效应的事实理解。因此，即使放射状倾斜取向曾今被液晶材料流破坏，在突起40的侧面40s附近的液晶分子30a仍保持与放射状倾斜取向相同的取向方向。因此，一旦液晶材料停止流动，容易恢复放射状倾斜取向。

如上所述，本实施例的液晶显示装置500除具有实施例1的液晶显示装置的特征之外，还具有持久抵抗外力的特征。由于这些特征，液晶显示装置500优选用于常用于携带并容易受到外力的个人计算机或PDA。

当突起40由高透明介电材料形成时，其优点在于改善与开口14b1相对应形成的液晶畴对显示的贡献。当突起40由不透明介电材料形成时，其优点在于阻止由突起40的侧面40s引起倾斜的液晶分子30a的延迟导致的光泄漏。要使用的液晶材料可以根据例如液晶显示装置的使用来确定。在任一种中情况下，光敏树脂的使用提供了这样的优点：简化了形成与开口14b1相对应的突起40的图形化步骤。为了获得足够的取向调整力，当液晶层30的厚度是大约3μm时，突起40的高度优选为大约0.5μm至2μm。一般，突起40的高度优选为液晶层30厚度的大约1/6至大约2/3。

如上所述，液晶显示装置500包括在图像单元电极14的非固态区14b内部的突起40，而且突起40的表面40s施加在液晶层30a上的取向调整力与倾斜电场的取向调整力的方向相同。参考图49A至49C，将描述其施加的取向调整力与倾斜电场的取向调整力的方向相同时，侧面40s的优选条件。

图49A、49B和49C分别是液晶显示装置500A、500B和500C的示意性剖面图，并且与图48A相对应。液晶显示装置500A、500B和500C都具有在非固态区14b上的突起，但是与液晶显示装置500的不同在于突起40作为一个结构体和非固态区14b之间的位置关系。

如图48A所示，在液晶显示装置500中，突起40作为一个结构体完全形成在开口14b1内，突起40的底面小于开口14b1的底面。在图49A所示的液晶显示装置500A中，突起40A的底面等于开口14b1的。在图49B所示的液晶显示装置500B中，突起40B的底面大于开口14b1的并且覆盖图像单元电极14的固态区14a的边缘部分(外围)。固态区14a不形成在突起40、40A和40B中任何一个的侧面40s上。结果，如在各图中所示，等势线EQ在固态区14a上是大体平坦的，并且在开口14b1内下降。因此，液晶显示装置500A和500B的突起40A和40B的侧面40s表现出与倾斜电场的取向调整力相同方向的取向调整力，因此类似于液晶显示装置500的突起40，稳定了放射状倾斜取向。

相对照的是，图49C所示的液晶显示装置500C的突起40C的底面大于开口14b1的，而且围绕开口14b1的一部分固态区14a形成在突起40C的侧面40s上。通过在侧面40s上的那部分固态区14a的影响，等势线EQ具有弓形曲线。等势线EQ的弓形曲线的倾斜方向与等势线EQ在开口14b1内下降那部分的倾斜方向相反。这表明，与固态区14a在侧面40s上的那部分一致，形成了电场，该电场的倾斜方向与给液晶分子30a提供放射状倾斜取向的倾斜电场的方向相反。为了提供具有与倾斜电场的取向调整力相同方向的取向调整力的侧面40s，优选固态区(导电膜)14a不形成在侧面40s上。在本实施例中，将以图49A至49C所示的形成在开口14b1内的突起作为实例进行描述。相同原则应用在形成在切除区14b2内的突起。

通过在非固态区14b上形成突起40来稳定放射状倾斜取向的效果不仅仅由具有本实施例所示图形的非固态区14b1提供，且也由具有所有上述图形的非固态区14b1提供。为了允许突起40完全展示抵抗外力稳定取向的效果，突起40优选具有围绕液晶层30的最大可能区域的图案(从基板法线方向所见)。因此，例如具有圆形单元固态区14a’的正图形的稳定取向的效果大于具有圆形开口14b的负图形的稳定取向的效果。

实施例6

下面将参考图50描述本实施例的液晶显示装置600的结构。

如图50所示，液晶显示装置600的反基板600b具有提供在与图像单元电极14的非固态区14a’相对的区域上的突起(棱)22b。一个突起22b提供在透明区T而另一个突起22b提供在反射区T。突起22b起取向调整结构的作用。突起22b由例如光敏树脂形成。

位于反射区R中的突起22b具有与TFT基板100a接触的顶面，从而液晶层30的厚度由突起22b定义，换句话，位于反射区R中的突起22b也起隔离物的作用。

在象本实施例中一样作为取向调整结构提供的至少一个突起22b(位于反射区R中的突起22b)也起隔离物作用的情况，不需要分开形成取向调整结构和隔离物，这可以简化生产工艺并降低生产成本。

在为了实现接近纸白色的白色显示而在反射电极的表面提供微小的不规则物的情况下，优选避免在反射电极与突起22b接触的部分的表面上提供不规则物。在与突起22b接触的部分上没有提供不规则物的情况下，单元间隙(液晶层30的厚度)可以控制为更均匀。

即使在没有施加电压时，在突起22b邻近的液晶分子相对于基板平面倾斜。这导致在常规黑色显示模式下黑色显示中的光泄漏。因此，当突起22b的尺寸过大时，对比度的降低难以接受。尤其当透射区T中对比度显著降低时，严重影响显示质量。

为了避免这个问题，分别如图51A和51B所示的液晶显示装置600A和600B所示，为了使位于透射区T的突起22b不被光照，可以根据突起22b的尺寸，提供光遮挡层50。

图51A所示的液晶显示装置600A中，TFT基板100a包括光遮挡层50以便覆盖在透射区T中的突起22b。在图51B所示的液晶显示装置600B中，反基板600b包括光遮挡层50以便覆盖在透射区T中的突起22b。通过提供光遮挡层50覆盖透射区T中的突起22b，可以抑制在透射区T中的光泄漏，而且因此可以抑制对比度的降低。

为了更确定地阻止光泄漏，优选光遮挡层50具有较大的面积。但是只要从基板的法线方向看，光遮挡层50覆盖突起22b，就可以充分抑制光泄漏。

光遮挡层50可以由任何遮光材料形成。光遮挡层50可以与由光遮挡材料形成的TFT基板100b和/或反基板600b的其它元件在相同的步骤中形成。在这种情况下，不需要形成光遮挡层50的单独步骤。例如，在图51A所示的结构中，其中光遮挡层50包含在TFT基板100b中，光遮挡层50可以由与栅极总线使用相同材料在相同步骤中形成。因此，可以容易地形成光遮挡层。图51B所示的结构，其中光遮挡层50包含在反基板600b中，能防止当将TFT基板100b和反基板600b连接在一起时发生的由于位置偏移(连接偏移)导致的光遮挡的不足。

在透射区T中形成略小于反射区R中的突起22b的突起22b，能防止在透射区T中的光泄漏。例如，如在图52A所示的液晶显示装置600C中，在透射区T中的突起22b可以低于在反射区R中的突起22b。或者，如在图52B所示的液晶显示装置600D中，例如通过改变用于透射区T中的突起22和用于透射区T中的突起22b的光敏树脂的曝光量，透射区T中的突起22b可以形成为低于反射区R中的突起22b。例如通过改变光掩膜的光遮挡部分(或开口)的直径，透射区T中的突起22b可以形成为薄于反射区R中的突起22b，所述光掩膜用于曝光用于透射区T中的突起22b和用于发射区T中的突起22b的光敏树脂。

如上所述，由于位于透射区T中的突起22b降低对比度，为了提高对比度，优选透射区T中的突起22b的数目较少。反基板600b优选在每个图像单元区的透射区T中包括一个突起22b。

图53A表示液晶显示装置600E，它包括在透射区T中的两个单元固态区14a’和在反射区R中上的一个单元固态区14a’，还包括分别对应于单元固态区14a’的突起22b。因此，液晶显示装置600E包括在透射区T中的两个突起22b。

图53B表示液晶显示装置600F，它与图53A表示的液晶显示装置600E的不同在于，在液晶显示装置600E的透射区T中的两个单元固态区14a’用一个更大的单元固态区14a’替代。由于用这种结构在透射区T仅仅有一个突起22b就够了，因此可以提高对比度和光透射率。例如，可以用一个长方形单元固态区14a’代替提供在透射区T中的两个正方形单元固态区14a’。

图51A、51B、52A、52B和53B所示的结构，较好地抑制了透射区T的光泄漏，当它们使用在具有较小单元间隙的液晶显示装置中时，提供了更高的效果。原因如下：当单元间隙小时，为了获得预定的延迟，液晶材料的折射率各向异性(Δn)需要增大；而且由于突起22b，在黑色显示时这容易引起光泄漏。

具有较小单元间隙的典型液晶显示装置包括诸如移动电话和PDA的移动电子设备中的液晶显示装置。在移动电子设备的液晶显示装置中，经常将单元间隙设置为较小以便降低驱动电压，从而减小能耗。将来，随着数字地面广播(digital terrestrial broadcasting)的全面使用，有更多机会用移动电子设备显示高质量的运动图像。由于这种背景，为了提供较好的运动图像显示，在大量设备中，期望将单元间隙设置为较小。一般，随着单元间隙的变小，电场的效果增强，而且由此响应特性提高。由于此原因，具有较小间隔的液晶显示装置适合于用来显示运动图像。

实施例7

下面将参考图54A和54B描述本实施例的液晶显示装置700的结构。图54A是从基板法线方向所见的液晶显示装置700的平面图，而图54B是沿图54A的线54B-54B’的剖面图。图54B说明没有在液晶层30上施加电压的状态。

液晶显示装置700具有与图49B所示的液晶显示装置500基本相同的结构。更具体地，液晶显示装置700包括在非固态区14b上提供的突起40，如图54A和54B所示。

突起40的侧面40s的取向调整力的方向与由图像单元电极14产生的倾斜电场的取向调整力的方向一致。因此，当存在施加电压时，产生如图55A和55B所示的稳定的放射状倾斜取向。在图55A和55B中，省略了反基板100b的阶梯状部分。

突起40的底面比开口14b1的大并覆盖固态区14a的边缘部分(外围)。因此，不管驱动电压如何，都能获得稳定的放射状倾斜取向。

下面将参考图56A和56B描述此现象的原因。图56A是图46A和46B所示的液晶显示装置500的突起40和它的附近的放大图。图56B是本实施例的液晶显示装置700的突起40和它的附近的放大图。图56A和56B分别表示刚刚在向液晶层30上施加电压之后的一个状态。

在图46A和46B的液晶显示装置500中，突起40完全形成在开口14b1内而且具有比开口14b1的小的底面。用这种结构，突起40的侧面40s位于开口14b1的边缘部分上，如图56A所示。因此，当存在施加电压时，在突起40的侧面40s附近的液晶分子30a在倾斜的等势线EQ上。在图56A所示的例子中，垂直于侧面40s取向的液晶分子30a的轴向基本上平行于倾斜的等势线EQ。在这种情况下，几乎没有用来改变取向方向的扭矩作用在液晶分子30a上。当施加比图56A所示的例子中更高的电压时，等势线EQ在开口14b1内下降地更显著(即，等势线EQ的倾斜更陡)。在这种情况下，垂直于侧面40s取向的液晶分子30a受到顺时针(图56A的箭头A方向)倾斜液晶分子30a的扭矩的作用。当施加比图56A所示的例子中更低的电压时，等势线EQ在开口14b1内下降地更缓慢(即，等势线EQ的倾斜是更缓)。在这种情况下，垂直于侧面40s取向的液晶分子30a受到反时针(图56A的箭头B方向)倾斜液晶分子30a的扭矩的作用。

在整个突起40位于开口14b1内的结构中，作用在垂直于突起40的侧面40s取向的液晶分子30a上的扭矩的方向根据施加的电压值变化。这可能干扰依据驱动电压的取向。

相对照的是，在本实施例的液晶显示装置700中，突起40覆盖图像单元电极14的固态区14a(单元固态区14a’)的边缘部分(外围)。在这种结构中，突起40的侧面40s可以位于图像单元电极14的固态区14a(单元固态区14a’)上，不是在开口14b1的边缘部分上，如图56B所示。因此，当存在施加电压时，在突起40的侧面40s附近的液晶分子30a能位于平行于固态区14a的表面的等势线EQ上。在这种情况下，作用在垂直于侧面40s取向的液晶分子30a上的扭矩的方向是唯一确定的(在图56B所示的例子中是反时针)，并且与施加电压的值无关。因此，不管驱动电压的条件如何，都能获得稳定的放射状倾斜取向。上述描述针对提供在开口14b1内的突起，但是同样的原理可应用到提供在切除区14b2内的突起40。

对突起40和固态区14a的重叠区域的宽度没有特别限定，但是优选设置该宽度使得即使在生产过程中突起40和/或固态区14a的位置偏移，突起40也能覆盖固态区14a的边缘部分(优选将该宽度设置为，例如，大约2μm)。

如上所述，本实施例的液晶显示装置700的TFT基板700a包括用来产生倾斜电场的图像单元电极14和具有侧面40s的突起40，该侧面40s具有与倾斜电场施加的取向调整力一致的取向调整力。由于这种结构，在防止由于外力导致的显示质量下降的同时，液晶显示装置700还能实现宽视角显示。此外，由于突起40覆盖固态区14a的边缘部分，从而不管驱动电压条件如何，都能够提供理想的显示。

实施例8

下面将参考图57A和57B描述本申请实施例的液晶显示装置800的结构。图57A是从基板法线方向所见的液晶显示装置800的平面图，而图57B是沿图57A的线57B-57B’的剖面图。图57B说明没有向液晶层30上施加电压的状态。

本实施例的液晶显示装置800不同于在实施例7的液晶显示装置700之处在于液晶显示装置800的反基板200b包括取向调整结构28。在包括在反基板200b上中取向调整结构28中，提供在与图像单元电极14的单元固态区14a’相对的区域的中心周围的一个可以是在图15B至15D所示的任何一个。提供在与图像单元电极14的开口14b1相对的区域的中心部分周围的取向调整结构28是在图15E所示的那个。在该实施例中，将描述即使在没有施加电压时也具有取向调整力的取向调整结构28，但是也可用在图15A中所示的那个代替在图15B至15D所示的取向调整结构28。

在液晶显示装置800中，在向液晶层30上(即图像单元电极14和反电极22之间)施加电压的状态下，由图像单元电极14和突起40形成的放射状倾斜取向的方向与由取向调整结构28形成的放射状倾斜取向的方向一致。结果是，如图58A至58C所示，放射状倾斜取向是稳定的。

图59A和59B表示包括取向调整结构的另一个液晶显示装置800’。液晶显示装置800’在与图像单元电极14的开口14b1相对的区域内不包括任何取向调整结构。形成图15E所示的取向调整结构28涉及与工艺相关的难度，该取向调整结构28形成在与开口14b1相对的区域内。因此，考虑到生产率，优选使用图15A至15D所示的任何取向调整结构28。尤其是，优选图15B所示的取向调整结构28，因为它能以简单的工艺生产。

即使在与开口14b1相对的区域内没有提供取向调整结构，液晶显示装置800’仍可获得与图60A至60C所示的液晶显示装置800基本相同的放射状倾斜取向。放射状倾斜取向对压力的抵抗能力是实际可接受的水平。

在把图15B所示的突起22b用作取向调整结构28的情况下，可以使用图61A所示的结构，其中液晶层的厚度30是由突起22b限定，即突起22b也能起到作为控制单元间隙(液晶层30的厚度)的隔离物的作用。这种结构的优点在于不需要单独提供用来限定液晶层30厚度的隔离物，从而简化了生产工艺。

在图61A至61C所示的实施例中，突起22b具有截取顶端的锥形形状并具有相对于基板21的表面以小于90°倾角倾斜的侧面22b1。侧面22b1(相对于基板21的表面以小于90°倾角倾斜)对液晶层30的液晶分子30a的取向调整力的方向与由倾斜电场施加的取向调整力的相同。因此，侧面22b1起到稳定放射状倾斜取向的作用。

在包括也起到隔离物作用的突起22b的结构中，如图61A至61C所示，能获得与液晶显示装置800’基本相同的放射状倾斜取向。

在图61A至61C中，突起22的侧面22b1相对于基板以小于90°的倾角倾斜，或者，侧面22b1也可相对于基板以大于或等于90°的倾角倾斜。为了稳定放射状倾斜取向，优选侧面22b1的倾角不明显超过90°，更优选的是小于90°。即使该倾角超过90°，只要它接近90°(只要不是明显超过90°)，在突起22b的侧面22b1附近的液晶分子30a以基本平行于基板平面的方向倾斜，而且由此采取与在边缘部分的液晶分子30a的倾斜方向一致的放射状倾斜取向，仅有微小的扭曲。但是，如图62所示，如果突起22b的侧面22b1的倾角明显超过90°，突起22b的侧面22b1对液晶层30的液晶分子30a施加的取向调整力的方向与倾斜电场施加的取向调整力的相反。这可能导致不稳定的放射状倾斜取向。

也起到隔离物作用的突起22b不限制为图61A至61C所示的截取顶端的锥形形状。例如，突起22b可以是图63所示的形状，它在垂直于基板平面的平面内的剖面是椭圆的一部分(即，诸如椭球的一部分的形状)。用图63所示的突起22b，当侧面22b1相对于基板平面的倾角(锥形角)沿液晶层30的厚度变化时，不管沿液晶层30的厚度的位置如何，侧面22b1的倾角都小于90°。因此，具有这种形状的突起可适合用作稳定放射状倾斜取向的突起。

如上所述的突起22b在生产液晶显示装置的工艺中可以形成在上基板或下基板上，它与上和下基板都接触(TFT基板和反基板)并起到限定液晶层30的厚度的隔离物的作用。一旦上和下基板互相连接，与其形成在上还是下基板上无关，突起22b都将与两个基板接触，并且起到隔离物和取向调整结构的作用。

没有必要使所有提供在与单元固态区14a’相对的区域内的突起22b都起隔离物的作用。通过使某些突起22b形成地低于作为隔离物的其它突起22b，可抑制光泄漏的发生。

下面将描述本实施例的可供选择的液晶显示装置。

图64A、64B和图65说明本实施例另外的液晶显示装置800A和800B。图64A和64B分别示意性说明液晶显示装置800A和800B的八个图像单元区的结构。图65是沿图64A和64B的线65A-65A’的剖面图。

每个液晶显示装置800A和800B的图像单元电极14包括三个在图像单元区内排列成一行的单元固态区14a’，但是不包括任何开口14b1，即，图像单元电极14的非固态区14b仅仅包括切除区14b2。包括在每个图像单元区内的三个单元固态区14a’中的两个是透明电极，而剩下的一个单元固态区14a’是反射电极。每个单元固态区14a’是正方形。液晶显示装置800A和800B中每一个的反电极200b在与每个单元固态区14a’相对的区域内包括作为取向调整结构的突起(棱)22b。

尽管液晶显示装置800A和800B中的每一个的图像单元电极14不具有任何开口14b1，可以在每个单元固态区14a’上形成采取放射状倾斜取向的液晶畴，如上所述。通过形成至少一个切除区14b2，可以在图像单元电极14中形成多个单元固态区14a’。因此，能形成分别采取放射状倾斜取向的多个液晶畴。形成在每个单元固态区14a’上的液晶畴能通过与各单元固态区14a’相对应提供的突起22b来稳定。

在图像单元电极14内的单元固态区14a’排列成一行。用这种结构，能使单元固态区14a’在图像单元区中的面积比更容易变高，并且因此与单元固态区14a’排列成多行的配置相比，能增加开口率和亮度。为了快速恢复由压力等破坏的取向，单元固态区14a’之间的间隔(限定在每个图像单元区中并且在相邻图像单元区之间)优选具有某一宽度，例如8.5μm或更大。

在图64A所示的液晶显示装置800A和在图64B所示的液晶显示装置800B互相的差异在于反基板200b的透明介电层29的结构。具体地，液晶显示装置800A中，如图64A所示，透明介电层29单独(独立)形成在每个图像单元区中，但是在液晶显示装置800B中，在一个图像单元区内的透明介电层29与在两个周期性排列方向(其中图像单元区周期性排列)之一上与该图像单元区相邻的其它图像单元区中的透明介电层29连续，如图64B所示。当一个图像单元区内的透明介电层29与某一周期性排列方向上与该图像单元区相邻的其它图像单元区中的透明介电层29连续时，如图64B所示，不需要考虑透明介电层29在那个方向的对准余量，由此可减小在该方向上的图像单元间隔，因此提高开口率和生产率。

分别在图64A和64B所示的液晶显示装置800A和800B中，排列图像单元区使得在周期性排列方向上相邻的图像单元区的反射区R是相邻的。相对照的是，分别在图66A、图66B、图67A和图67B所示的液晶显示装置800C、800D、800E和800F中，每个图像单元区的反射区R不仅与在一个周期性排列方向相邻的图像单元区的反射区R相邻，也在其它的周期性排列方向上与相邻图像单元区的反射区R相邻。

在图66A所示的液晶显示装置800C中，透明介电层29单独的形成在每个图像单元区的反射区R中。相对照的是，分别在图66B、图67A和图67B所示的液晶显示装置800D、800E和800F中，一个图像单元区中的透明介电层29与毗邻该图像单元区的其它图像单元区的透明介电层连续，由此可提高开口率和生产率。尤其是，在图67B所示的液晶显示装置800F中，在一个图像单元区中的透明介电层29在两个周期性排列方向都与毗邻该图像单元区的其它图像单元区的透明介电层连续。因此，不再需要在两个周期性排列的方向上考虑透明介电层29的对准余量。这种配置在提高开口率和生产率方面是高效的。

虽然图64A至64B示出等分每个图像单元区，即由单元固态区14a’限定的区域(称为“子图像单元区”)具有相同的尺寸和相同的形状，在本发明中没有必要把图像单元区等分。一个图像单元区的一个或多个子图像单元区可以与其它子图像单元区具有不同的尺寸/形状，或在透射区T中的子图像单元区与在反射区R中的子图像单元区可具有不同的尺寸/形状。此外，虽然图67A至图67B所示的配置中子图像单元区具有正方形形状并且具有1∶1的纵横比，但在本发明中子图像单元区的纵横比不必要是1∶1。

图68A所示的液晶显示装置800G和图68A所示的液晶显示装置800A的差异在于提供在反射区R中的单元固态区14a’具有长方形形状，且在反射区R中的子图像单元区具有长方形形状。虽然根据图像单元区的纵横比，可能难以在图像单元区上形成均具有1∶1纵横比的子图像单元区，如果如图68A所示，一个或多个子图像单元区与其它的具有不同的形状(例如，长方形形状)，在图像单元区内该多个单元固态区14a’尽可能接近地排列，由此可增加单元固态区14a’在每个图像单元区内的面积比，由此增加开口率。注意，在根据图像单元区的纵横比调整一个或多个子图像单元区的尺寸/形状时，如果调整反射区R中的子图像单元区的尺寸/形状，显示受到较小的影响。这是由于单元间隙(液晶层30的厚度)较小的反射区R原本就具有较好的响应特性，而且显示质量的要求水平低于透射区T的。

图68B所示的液晶显示装置800H类似于图64A所示的液晶显示装置800A，除了排列在透射区T中的两个正方形形状的子图像单元区(正方形单元固态区14a’)被具有更大纵横比(大约1∶2)的单个长方形子图像单元区(长方形单元固态区14a’)代替。在每个图像单元区中的子图像单元区(单元固态区14a’)的数量通过使用具有较大纵横比的子图像单元区(单元固态区14a’)来减少时，尽管取向稳定性和响应速度减小了，但非固态区14b在图像单元区中的面积比可减小，由此可能进一步提高开口率。本发明者的研究揭示，即使使用具有大约1∶2纵横比的单元固态区14a’，也能获得稳定的放射状倾斜取向。

此外，如分别在图69A和69B所示的液晶显示装置800I和800J，根据图像单元区的形状，在每个图像单元区中的所有子图像单元区都可以是长方形的，以提高开口率。在图69A所示的液晶显示装置800I中，在透射区T中的两个子图像单元区(单元固态区14a’)和在反射区R中的一个子图像单元区(单元固态区14a’)都是长方形的。此外，在图69B所示的液晶显示装置800J中，在透射区T中的一个子图像单元区(单元固态区14a’)和在反射区R中的一个子图像单元区(单元固态区14a’)都是长方形的。

注意，图69A和69B示出了配置中，优选以透射模式显示图像，同时透射区T和反射区R之间的面积比大约是2∶1。可以理解，在优选以反射模式显示图像时，可以使反射区R的面积比高于透射区T的，如在分别如图70A和70B所示的液晶显示装置800K和800L中那样。

在图70A所示的液晶显示装置800K中，每个图像单元区的三个正方形单元固态区14a’中的两个是反射电极，而剩下的一个正方形单元固态区14a’是透明电极，同时透射区T和反射区R之间的面积比大约是1∶2。

在图70B所示的液晶显示装置800L中，每个图像单元区包括一个作为透明电极的正方形单元固态区14a’和一个作为反射电极的长方形单元固态区14a’(纵横比：大约1∶2)，同时透射区T和反射区R之间的面积比也大约是1∶2。

此外，为了提高在透射区T中的液晶层30的响应特性，在透射区T中的每个单元固态区14a’的形状可能是如图71A的液晶显示装置800M中的那样具有锐角。或者，为了增加透射区T的取向稳定性和透射率，在透射区T的每个单元固态区14a’可以以桶状形状(具有大体弧状角形部分的大体正方形)形成，如在图71B的液晶显示装置800N中所示。

参考图64A至71B已经描述了在每个图像单元区中单元固态区14a’排列成一行的结构的变化。上述描述也适用于在每个图像单元区中单元固态区14a’排列成多行的结构。

图72A表示液晶显示装置800O。在图72A中，液晶显示装置800O的图像单元电极14包括以5行×2列矩阵形式排列的十个单元固态区14a’。每个单元固态区14a’是正方形。在第三行的两个单元固态区14a’是反射电极，而剩下的单元固态区14a’是透明电极。上面描述的各种也修改适用于液晶显示装置800O。例如，为提供图72B所示的液晶显示装置800P，液晶显示装置800O的两个反射电极(单元固态区14a’)可以用一个长方形反射电极代替。

图73A表示液晶显示装置800Q。在图73A中，液晶显示装置800Q的图像单元电极14包括以8行×3列矩阵形式排列的24个单元固态区14a’。每个单元固态区14a’是正方形。在第十五行的三个单元固态区14a’是反射电极，而剩下的单元固态区14a’是透明电极。上面描述的各种修改也适用于液晶显示装置800Q。例如，为提供图73B所示的液晶显示装置800R，液晶显示装置800Q的三个反射电极(单元固态区14a’)可以用一个长方形反射电极代替。

本发明提供了具有宽视角特性和高显示质量的液晶显示装置。优选把根据本发明的透射-反射液晶显示装置用作一种各种类型电子设备(包括个人计算机，TV和移动信息终端)的液晶显示装置。

尽管已经结合实施例描述了本发明的液晶显示装置，很明显对于本领域畴的技术人员来讲，所公开的发明可以以众多的方式改变，并且可以呈现为不同于上述特定描述的多种实施例。此外，所附的权利要求将覆盖落入到本发明的的精神和范围之内的对本发明的所有修改。

Claims (36)

1、一种液晶显示装置，包括：

第一基板；

第二基板；和

提供在第一基板和第二基板之间的液晶层，其中：

多个图像单元区分别由提供在靠近液晶层的第一基板的一个表面上的第一电极和提供在第二基板上的第二电极限定，第二电极与第一电极相对且其间有液晶层；

在该多个图像单元区的每一个中，第一电极包括由导电膜形成的固态区和没有提供导电膜的非固态区，当在第一电极和第二电极之间没有施加电压时，液晶层处于垂直定向状态，且当在第一电极和第二电极之间施加电压时，通过在固态区附近产生的倾斜电场，至少在第一电极的固态区上形成每一个都是放射状的倾斜取向的多个第一液晶畴；

该多个图像单元区的每一个包括透明区和反射区，透明区用于使用来自第一基板一侧的入射光提供透射模式显示，而反射区用于使用来自第二基板一侧的入射光提供反射模式显示；

在该多个图像单元区的每一个中，反射区中液晶层的厚度dr小于透射区中液晶层的厚度dt，且第二基板包括阶梯状部分，所述阶梯状部分具有位于反射区中的上层和位于透射区中的下层，以及使上层和下层互相连接的侧面，并且所述阶梯状部分的侧面位于反射区中而且被第二电极覆盖。

2、权利要求1的液晶显示装置，其中多个第一液晶畴的取向与在非固态区上的液晶层的取向连续。

3、权利要求1的液晶显示装置，其中第一电极的固态区包括多个单元固态区，每一个基本上由非固态区包围，并且多个第一液晶畴的每一个是与多个单元固态区的每一个相对应形成的。

4、权利要求3的液晶显示装置，其中多个单元固态区的每一个具有旋转对称的形状。

5、权利要求4的液晶显示装置，其中多个单元固态区的每一个具有大体圆形的形状。

6、权利要求4的液晶显示装置，其中多个单元固态区的每一个具有大体矩形的形状。

7、权利要求4的液晶显示装置，其中多个单元固态区的每一个是具有大体弧形角部分的大体长方形形状。

8、权利要求4的液晶显示装置，其中多个单元固态区的每一个是具有锐角角部分的形状。

9、权利要求3的液晶显示装置，其中在多个图像单元区的每一个中，多个单元固态区的至少一个单元固态区的边缘部分上的液晶层的厚度de小于该至少一个单元固态区的中央部分上的液晶层的厚度dc。

10、权利要求9的液晶显示装置，其中该至少一个单元固态区的边缘部分的表面的高度高于该至少一个单元固态区的中央部分的表面的高度。

11、权利要求10的液晶显示装置，其中

第一基板包括透明基板和一个提供在透明基板和第一电极之间的层间绝缘膜；

该层间绝缘膜具有第一区域，其中靠近液晶层的该层间绝缘膜的一个表面的高度是连续变化的；并且

该至少一个单元固态区的边缘部分位于第一区域上。

12、权利要求11的液晶显示装置，其中

层间绝缘膜具有第二区域，其中靠近液晶层的该层间绝缘膜的一个表面的高度基本上是恒定的；并且

该至少一个单元固态区的中央部分位于第二区域上。

13、权利要求9的液晶显示装置，其中入射在液晶层上的光是圆偏振光，并且液晶层调节该圆偏振光以进行显示。

14、权利要求1的液晶显示装置，其中当在第一电极和第二电极之间施加电压时，由于倾斜电场，在非固态区上形成至少一个以放射状倾斜取向的第二液晶畴。

15、权利要求14的液晶显示装置，其中多个第一液晶畴的取向与至少一个第二液晶畴的取向连续。

16、权利要求1的液晶显示装置，其中第一电极的非固态区具有至少一个开口。

17、权利要求16的液晶显示装置，其中该至少一个开口是多个开口，并且该多个开口中的至少一些具有基本相同的形状和基本相同的大小并放置成形成具有旋转对称的至少一个单元网格。

18、权利要求17的液晶显示装置，其中该多个开口的中的该至少一些中的每一个具有旋转对称的形状。

19、权利要求1的液晶显示装置，其中第一电极的非固态区包括至少一个切除区。

20、权利要求19的液晶显示装置，其中该至少一个切除区是多个切除区，并且该多个切除区是规则排列的。

21、权利要求1的液晶显示装置，其中在多个图像单元区的每一个中，第一电极的非固态区的面积小于第一电极的固态区的面积。

22、权利要求1的液晶显示装置，其中在与多个第一液晶畴的至少一个第一液晶畴对应的区域上，第二基板包括取向调整结构，该取向调整结构施加取向调整力，用来至少在存在施加电压时将该至少一个第一液晶畴中的液晶分子放置成放射状倾斜取向。

23、权利要22的液晶显示装置，其中把取向调整结构提供在与该至少一个液晶畴的中央部分相对应的区域上。

24、权利要求22的液晶显示装置，其中取向调整结构施加取向调整力，用来在没有施加电压时也将液晶分子放置成放射状倾斜取向。

25、权利要求24的液晶显示装置，其中取向调整结构是至少一个突出到液晶层中的突起。

26、权利要求25的液晶显示装置，其中该至少一个突起包括位于反射区的突起，而且液晶层的厚度由位于反射区中的突起定义。

27、权利要求26的液晶显示装置，其中该至少一个突起是多个突起，该多个突起包含位于在透射区内的突起。

28、权利要求27的液晶显示装置，其中第一基板和第二基板中的至少一个包括光遮挡层，用来防止光照到透射区内的突起。

29、权利要求27的液晶显示装置，其中第二基板包括位于多个图像单元区的每一个的透射区内的单个突起。

30、权利要求1的液晶显示装置，其中第一基板包括至少一个在非固态区上的具有倾斜面的突起，该突起在第一基板的平面内的剖面形状与固态区和非固态区之间的边界的形状一致，并且该突起的倾斜面具有取向调整力，用来使液晶层中的液晶分子倾斜，并且倾斜方向与由倾斜电场提供的取向调整方向相同。

31、权利要求30的液晶显示装置，其中突起覆盖第一电极的固态区的边缘部分。

32、权利要求1的液晶显示装置，其中第一电极包括用来限定透射区的透明电极和用来限定反射区的反射电极。

33、权利要求1的液晶显示装置，其中第二基板还包括选择性地提供在多个图像单元区的每一个中的反射区上的透明介电层。

34、权利要求33的液晶显示装置，其中提供在多个图像单元区的每一个中的透明介电层与提供在与每个图像单元区相邻的至少一个图像单元区中的透明介电层是连续的。

35、权利要求1的液晶显示装置，其中第一基板还包括与多个图像单元区的每一个相对应提供的切换装置；

第一电极是为多个图像单元区的每一个提供的图像单元电极，并且通过切换装置切换，且第二电极是与该多个图像单元电极相对的至少一个反电极。

36、一种液晶显示装置，包括：

第一基板；

第二基板；和

提供在第一基板和第二基板之间的液晶层，其中

多个图像单元区分别由提供在靠近液晶层的第一基板的一个表面上的第一电极和提供在第二基板上的第二电极限定，第二电极与第一电极相对且其间有液晶层；

在每个图像单元区中，第一电极包括由导电膜形成的固态区和没有提供导电膜的非固态区，当在第一电极和第二电极之间没有施加电压时，液晶层是垂直定向状态，而当在第一电极和第二电极之间施加电压时，通过在固态区附近产生的倾斜电场，至少在第一电极的固态区上，形成每一个都是放射状倾斜取向的多个第一液晶畴；

该多个图像单元区的每一个包括透明区和反射区，透明区用于使用来自第一基板一侧的入射光提供透射模式显示，且反射区用于使用来自第二基板一侧的入射光提供反射模式显示，并且反射区中的液晶层的厚度dr小于透射区中的液晶层的厚度dt；

第二基板包括阶梯状部分，该阶梯状部分具有位于反射区中的上层和位于透射区中的下层以及使上层和下层互相连接的侧面，并且该阶梯状部分的侧面位于反射区中且被第二电极覆盖，而且

在该多个图像单元区的每一个中，第一基板包括在非固态区上的具有倾斜而的至少一个突起，该突起在第一基板的平面内的剖面形状与固态区和非固态区之间的边界的形状一致，该突起的倾斜面具有取向调整力，用来将液晶层的液晶分子倾斜，并且倾斜方向与由倾斜电场提供的取向调整方向相同，并且该突起覆盖第一电极的固态区的边缘部分。

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