專利名稱：有源矩陣型液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，尤其涉及一種用薄膜晶體管的有源矩陣型液晶顯示裝置。
采用由薄膜晶體管(TFT)作為有源器件的有源矩陣液晶顯示裝置，已開(kāi)始廣泛地用作辦公自動(dòng)化設(shè)備的顯示終端，這是由于它們比起CRT來(lái)具有厚度小、重量輕和顯示質(zhì)量高的特點(diǎn)?？梢詫⒁壕э@示裝置的顯示方法主要?dú)w為兩類。一種方法中，將液晶夾持于具有透明電極的兩個(gè)襯底之間，然后通過(guò)一個(gè)施加于透明電極的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶，用以調(diào)節(jié)透過(guò)透明電極并進(jìn)入液晶的光線，從而顯示圖像。目前所使用的液晶顯示產(chǎn)品中大多數(shù)采用此種方法。另一種方法中，通過(guò)一個(gè)電場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶(該電場(chǎng)實(shí)際上與兩個(gè)電極之間的襯底表面平行，這兩個(gè)電極形成于襯底之上)，用以調(diào)節(jié)從兩個(gè)電極間隙中進(jìn)入液晶的光線(下文稱作“橫向場(chǎng)方法”)。該方法具有視角極寬的優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)于有源矩陣型液晶顯示裝置來(lái)說(shuō)是一個(gè)有前景的技術(shù)。后一種方法的特點(diǎn)主要在已公開(kāi)的來(lái)自另一個(gè)國(guó)家的PCT專利申請(qǐng)案的日文譯本第505247/1993號(hào)、日本專利公告第21907/1988號(hào)和日本專利公開(kāi)第160878/1994號(hào)中有述。
但是，以上專利申請(qǐng)中所描述的與橫向場(chǎng)方法(也稱作共面切換方法)有關(guān)的有源矩陣型液晶顯示裝置，其響應(yīng)速度最快約為100ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到對(duì)動(dòng)態(tài)圖像的顯示低于40-20ms的要求。這種類型的液晶顯示裝置的缺點(diǎn)在于，當(dāng)顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生殘留圖像，它使動(dòng)態(tài)圖像看似帶有尾巴的彗星。
本發(fā)明的目的在于提供一種有源矩陣型液晶顯示裝置，與CRT相比，它具有寬視角和足以顯示動(dòng)態(tài)圖像的快速響應(yīng)。
已知的橫向場(chǎng)方法具有以下兩種結(jié)構(gòu)。
將響應(yīng)時(shí)間定義為施加電壓的上升時(shí)間與切斷電壓的下降時(shí)間之和，以下將對(duì)其詳細(xì)描述。
第一種結(jié)構(gòu)是在一個(gè)液晶層內(nèi)含液晶分子，該液晶層的初始取向方向與在上襯底一側(cè)該液晶層界面上的電場(chǎng)施加方向相同，而在下襯底邊該界面上，使其取向方向與電場(chǎng)施加方向相差90度，從而在切斷電壓時(shí)使液晶分子扭轉(zhuǎn)約90度。
通過(guò)由兩個(gè)電極生成的幾乎平行于下襯底表面的電場(chǎng)(稱作橫向場(chǎng))，使這種狀態(tài)下的液晶分子在下襯底邊界面的電場(chǎng)施加方向上扭轉(zhuǎn)90度，來(lái)消除它們的旋光能力，從而改變其透射率以顯示圖像。
但是，這種結(jié)構(gòu)需將液晶分子在下襯底界面附近旋轉(zhuǎn)約90度，所以驅(qū)動(dòng)電壓可以很容易地升到比10V還高的電壓。至于這種結(jié)構(gòu)的響應(yīng)速度，雖然能使上升時(shí)間加快到某種程度，但是由于必須將液晶分子轉(zhuǎn)回90度，使得下降時(shí)間至少要40ms。這種響應(yīng)速度還不足以快到能顯示動(dòng)態(tài)圖像。
在第二種結(jié)構(gòu)中，將液晶層中的液晶分子在帶有上與下襯底的界面上初始化取向?yàn)閹缀跸嗤较颍瑥亩?dāng)切斷電源時(shí)使它們均勻取向而無(wú)任何扭轉(zhuǎn)。通過(guò)橫向場(chǎng)將這種狀態(tài)下的液晶分子在電場(chǎng)方向上整個(gè)旋轉(zhuǎn)約45度(當(dāng)這些分子具有正介電各向異性量時(shí)。當(dāng)它們具有負(fù)介電各向異性量時(shí)，將它們旋轉(zhuǎn)到與電場(chǎng)垂直的方向上)，以改變那時(shí)液晶層的雙折射率，因而改變透射率以顯示圖像。
第二種結(jié)構(gòu)能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)電壓減小到約5V，它低于第一種結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電壓，處于實(shí)際范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了快速的轉(zhuǎn)換特定的動(dòng)態(tài)畫(huà)面。
在第二種結(jié)構(gòu)中，響應(yīng)速度很大程度地取決于上襯層于下襯層之間的液晶層的厚度，當(dāng)液晶層厚度變小時(shí)響應(yīng)速度就更快。當(dāng)使襯底之間的間隙過(guò)窄時(shí)，就很難保持間隙的均勻性，從而增加了顯示變化發(fā)生的機(jī)會(huì)。另一個(gè)問(wèn)題就是注入液晶的過(guò)程很慢，要花費(fèi)太長(zhǎng)的時(shí)間?？紤]到這些因素，液晶層的實(shí)際厚度限定在約4um，因此響應(yīng)速度最快約為60ms。
在G.Baur等所編的《日本顯示》1992年第547-550頁(yè)中、或是由R.A.Soref所編的《應(yīng)用物理雜志》第45卷第12號(hào)，1974年12月第5466頁(yè)-5468頁(yè)中、或是由R.A.Soref所編的《電器與電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)志》1974年第1710頁(yè)-1711頁(yè)中，對(duì)第一種結(jié)構(gòu)的例子進(jìn)行了描述。
在由M.ohe等人所編的《亞洲顯示》1995年第577頁(yè)-580頁(yè)中可以找到第二種結(jié)構(gòu)的例子。
在本發(fā)明的典型結(jié)構(gòu)中，在帶有上襯底的界面上，將液晶層中的液晶分子初始化取向?yàn)榕c電壓施加方向相差45度，而在帶有下襯底的界面上，將液晶層中的液晶分子取向?yàn)榕c電壓施加方向相差約-45度，從而在切斷電壓時(shí)使液晶分子扭轉(zhuǎn)約90度。
為便于理解，將初始取向角定義為相對(duì)于橫向場(chǎng)的共面方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，其范圍為從-90度到90度。
為了顯示圖像，在帶有上襯底的界面上通過(guò)橫向場(chǎng)將這種狀態(tài)下的液晶分子在電場(chǎng)方向上旋轉(zhuǎn)約-45度，而在帶有下襯底的界面上，在電場(chǎng)方向上將液晶分子旋轉(zhuǎn)約45度以消除它們的雙折射率，從而改變它們的透射率形成圖像。
這種結(jié)構(gòu)中，位于帶有上襯底和下襯底的界面附近的液晶分子僅需要在相反方向上各自旋轉(zhuǎn)45度，這可以通過(guò)一個(gè)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，該電壓低于第一種結(jié)構(gòu)所需電壓。另外，由于這種結(jié)構(gòu)含有疊加在一起的兩個(gè)液晶層，每一層相對(duì)于液晶層的中心在相反方向上各扭轉(zhuǎn)45度，所以這種結(jié)構(gòu)與那種其襯底間的間隙減小約1/2的結(jié)構(gòu)完全一樣。即，由于在兩個(gè)疊加層中的液晶分子的活化力與每一層中液晶分子中的彈性關(guān)系有關(guān)，所以它們與根據(jù)液晶分子的活化實(shí)際上具有1/2液晶層厚度的液晶分子完全一樣。
就第一種結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，和第二種結(jié)構(gòu)一樣，當(dāng)液晶層厚度的增加時(shí)，響應(yīng)速度變得更快，即，響應(yīng)速度大致反比于液晶層厚度的平方。另外，由于本實(shí)施例的液晶層僅旋轉(zhuǎn)45度，與第一種結(jié)構(gòu)中的90度相比，該響應(yīng)約比第一種結(jié)構(gòu)中的響應(yīng)快一倍。在理論上，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度最高約為第一種實(shí)施例的響應(yīng)速度的八倍。
假設(shè)第一種實(shí)施例中的下降時(shí)間約為45ms，則本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能在理論上實(shí)現(xiàn)約6ms的下降時(shí)間。測(cè)量結(jié)果表明本結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了約20ms的響應(yīng)速度。
在本結(jié)構(gòu)中，在半色調(diào)顯示期間不會(huì)發(fā)生傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中所看到的響應(yīng)速度減小的情況，并且在施加任意電壓下獲得的快響應(yīng)速度幾乎不變。
從以下參照附圖的描述中，本發(fā)明以及本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯?！队性淳仃囈壕э@示裝置》。
以下將對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)有源矩陣型彩色液晶顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。圖中用相同參考號(hào)代表具有相同功能的部分，并且不再對(duì)它們進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明?！毒仃嚥糠?象素部分)的平面結(jié)構(gòu)》


圖1為一個(gè)平面圖，它表示有源矩陣型彩色液晶顯示裝置中的一個(gè)象素及其周邊部分。
如圖1所示，每個(gè)象素排列于一個(gè)相交區(qū)域內(nèi)(一個(gè)由四條信號(hào)線所包圍的區(qū)域)，該區(qū)域由一條掃描信號(hào)線(柵極線或水平信號(hào)線)GL、一條配對(duì)電壓線(配對(duì)電極線)CL、兩條鄰接視頻信號(hào)線(漏極信號(hào)線或垂直信號(hào)線)DL所包圍。每個(gè)象素包括一個(gè)薄膜晶體管TFT、一個(gè)存儲(chǔ)電容器Cstg、一個(gè)象素電極PX和一個(gè)配對(duì)電極CT。圖中在垂直方向上排列有兩個(gè)或更多個(gè)掃描信號(hào)線GL和在橫向方向上延伸的配對(duì)電壓線CL。在橫向方向上排列有在垂直方向上延伸的多個(gè)視頻信號(hào)線DL。象素電極PX與薄膜晶體管TFT相連接，并且與配對(duì)電壓線CL整體構(gòu)成配對(duì)電極CT。
兩個(gè)象素沿視頻信號(hào)線DL相互垂直鄰接，當(dāng)把它們沿圖1的線A對(duì)折時(shí)，兩個(gè)象素在它們的平面結(jié)構(gòu)中相互重疊。這就使配對(duì)電壓線CL能由兩個(gè)垂直鄰接的象素沿視頻信號(hào)線DL來(lái)共用，從而增加配對(duì)電壓線CL的寬度以減少其電阻，使得外電路能夠向橫向?qū)?zhǔn)的每一個(gè)配對(duì)電極CT提供足夠的配對(duì)電壓。
象素電極PX與配對(duì)電極CT相對(duì)，用以在它們之間形成一個(gè)電場(chǎng)，來(lái)控制液晶LC的光學(xué)狀態(tài)從而控制圖像顯示。象素電極PX和配對(duì)電極CT形成得如同梳齒一樣，每一個(gè)都形成一個(gè)垂直延伸到紙的窄電極。
在每個(gè)象素中，配對(duì)電極CT的數(shù)目(梳齒的數(shù)目)O和象素電極PX的數(shù)目(梳齒的數(shù)目)P具有O＝P+1的關(guān)系(本實(shí)施例中，O＝3，P＝2)。將該關(guān)系式保持不變來(lái)交替排列配對(duì)電極CT和象素電極PX，用以確保配對(duì)電極CT靠近視頻信號(hào)線DL。這種排列為了保護(hù)視頻信號(hào)線DL不受電力線的影響，而利用了配對(duì)電極CT，從而防止配對(duì)電極CT與象素電極PX之間的電場(chǎng)受來(lái)自視頻信號(hào)線DL的電場(chǎng)的影響。由于配對(duì)電極CT在所有時(shí)間內(nèi)都由外電路通過(guò)配對(duì)電壓線CL(下面將描述)來(lái)供電，所以它具有一個(gè)穩(wěn)定的電壓。因此，即使配對(duì)電極CT靠近視頻信號(hào)線DL，它的電壓也幾乎沒(méi)有變化。這種排列在幾何上把象素電極PX設(shè)置得遠(yuǎn)離視頻信號(hào)線DL，導(dǎo)致象素電極PX與視頻信號(hào)線DL之間的寄生電容值大幅度減小并抑制了由視頻信號(hào)電壓產(chǎn)生的象素電極電壓Vs的變化。從而能使在垂直方向上的串?dāng)_(圖像質(zhì)量下降稱作垂直模糊)最小。
將象素電極PX與配對(duì)電極CT的寬度每一個(gè)都設(shè)置在6um。因?yàn)檫@些寬度需設(shè)置得大于液晶層的厚度5.0um(以后將描述)，從而向整個(gè)液晶層在其厚度方向上施加足夠的電場(chǎng)，并且需設(shè)置得盡可能窄，來(lái)增加孔徑比，所以選擇了該值。為防止線斷，將視頻信號(hào)線DL的寬度設(shè)置為8um，比象素電極PX和配對(duì)電極CT稍微寬一點(diǎn)。在此，將視頻信號(hào)線DL的寬度設(shè)置得不到鄰接配對(duì)電極CT的寬度的兩倍。換句話說(shuō)，當(dāng)已從生產(chǎn)量或產(chǎn)出量中確定視頻信號(hào)線DL的寬度時(shí)，就將與視頻信號(hào)線DL鄰接的配對(duì)電極CT的寬度設(shè)定得比視頻信號(hào)線DL寬度的大1/2。這就會(huì)造成由視頻信號(hào)線DL所生成的電力線被位于兩側(cè)的配對(duì)電極CT所吸收。為了吸收由某種寬度的電極所生成電力線，需要另一個(gè)等寬或更寬的電極。因?yàn)橛梢徊糠?/2寬度的視頻信號(hào)線DL(每條4um)所生成的電力線需被位于一側(cè)的配對(duì)電極CT吸收，所以就將與視頻信號(hào)線DL鄰接的配對(duì)電極CT的寬度設(shè)定得大于視頻信號(hào)線DL寬度的1/2。這就防止了串?dāng)_，尤其是由信號(hào)電極的作用所造成的垂直串?dāng)_。
確定掃描信號(hào)線GL的寬度以便滿足電阻值，在該值處足夠的掃描電壓與端子一側(cè)(以后將描述的位于掃描信號(hào)端子GTM相對(duì)一側(cè))上的一個(gè)象素的柵極GT有關(guān)將配對(duì)電壓線CL的寬度也設(shè)定得滿足電阻值，在該值處將足夠的配對(duì)電壓加到端子一側(cè)(以后將描述位于公共總線CB相反一側(cè)〕上的一個(gè)象素的配對(duì)電極CT上。
基于以下所述的原因，根據(jù)液晶材料來(lái)改變象素電極PX和配對(duì)電極CT之間的距離。由于實(shí)現(xiàn)最大透射率的電場(chǎng)強(qiáng)度可以在不同液晶材料中有所不同，所以根據(jù)液晶材料來(lái)設(shè)定電極到電極的距離，從而可以在由信號(hào)電極驅(qū)動(dòng)電路(在電極側(cè)上的驅(qū)動(dòng)器)的耐壓所確定的電極電壓的最大幅度范圍內(nèi)獲得最大透射率。如果采用以后所述的液晶材料，則電極間隔為16um。
雖然本實(shí)施例將所有的電極都排列于TFT襯底一側(cè)上時(shí)，但是有些電極，特別是配對(duì)電極CT和配對(duì)電壓線CL，可以被置于配對(duì)襯底一側(cè)上。這種排列也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
對(duì)配對(duì)電極CT的方向沒(méi)有特別的限定，雖然在本實(shí)施例中，使配對(duì)電極CT與柵極信號(hào)線GL在同一方向上，但也可以使對(duì)電極與漏極信號(hào)線DL同方向或者以矩陣的形式設(shè)置配對(duì)電極CT。所有這些方案都落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)?！毒仃嚥糠?象素部分)的剖面結(jié)構(gòu)》圖2示出了沿圖1的線3-3的剖面圖。圖3示出了沿圖1的線4-4的剖面圖。圖4示出了沿圖1的線5-5的存儲(chǔ)電容Cstg的剖面圖。如圖2到圖4所示，有一個(gè)下透明玻璃襯底SUB1和一個(gè)上透明玻璃襯底SUB2，并在二者之間裝有液晶層LC。在下透明玻璃襯底SUB1上形成有薄膜晶體管TFT、儲(chǔ)存電容Cstg和其它電極。在上透明玻璃襯底SUB2上形成有濾色器和用于光保護(hù)的黑色矩陣圖案BM。
在每一塊透明玻璃襯底SUB1、SUB2的內(nèi)側(cè)上(液晶LC側(cè))，形成有對(duì)準(zhǔn)取向膜ORI1、ORI2，它們控制液晶的初始取向。在每一塊透明玻璃襯底SUB1、SUB2的外側(cè)上，置有偏振器，它們的偏振軸正交(正交尼科耳棱鏡結(jié)構(gòu))。《TFT襯底》首先，將詳細(xì)描述下透明玻璃襯底SUB1(TFT襯底)的結(jié)構(gòu)?！侗∧ぞw管TFT》。
薄膜晶體管TFT工作在這種方式下當(dāng)給柵極GT加正向偏壓時(shí)，它的源極與漏極之間的溝道電阻減??；而當(dāng)使該偏壓置于零時(shí)，該溝道電阻增加。
如圖3所示，薄膜晶體管TFT具有一個(gè)i型(本征的，意即沒(méi)有加入決定導(dǎo)電型的雜質(zhì))半導(dǎo)體層AS，它包括柵極GT、柵極絕緣膜GI和i型非晶硅(Si)、一對(duì)源極SD1和一對(duì)漏極SD2。通過(guò)源極和漏極之間的偏壓極性對(duì)它們進(jìn)行基本的檢測(cè)，并且在工作期間，液晶顯示裝置的電路中的偏壓極性反轉(zhuǎn)，像這樣應(yīng)當(dāng)理解為在工作間期源極和漏極相互轉(zhuǎn)換。但是，在下面的描述中，為方便起見(jiàn)，將其中一個(gè)固定作為源極而另一個(gè)為漏極?！稏艠OGT》用掃描信號(hào)線GL連續(xù)形成柵極GT，從而掃描信號(hào)線GL的一部分形成柵極GT。柵極GT是延伸到薄膜晶體管TFT的有源區(qū)域之外的一部分，它形成得比i型半導(dǎo)體層AS稍微大些，從而完全將它覆蓋住(當(dāng)從下觀看時(shí))。除了作為柵極的功能外，柵極GT還用來(lái)保護(hù)ii型半導(dǎo)體層AS不受外部光線和背照明的影響。在本例中，用一個(gè)單層導(dǎo)電膜g1形成柵極GT。該導(dǎo)電膜g1可以是通過(guò)濺射形成的鋁(Al)膜。在導(dǎo)電膜g1之上形成一層鋁陽(yáng)極氧化膜AOF。《掃描信號(hào)線GL》用導(dǎo)電膜g1形成掃描信號(hào)線GL。該掃描信號(hào)線GL的導(dǎo)電膜g1是通過(guò)與柵極GT的導(dǎo)電膜g1相同的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)制成的，并和它整體形成。通過(guò)掃描信號(hào)線GL把來(lái)自外部電路的柵電壓Vg供給柵極GT。在掃描信號(hào)線GL之上也形成鋁陽(yáng)極氧化膜AOF。掃描信號(hào)線GL所穿過(guò)視頻信號(hào)線DL的那部分形成得很窄，用以減少與視頻信號(hào)線DL相短路的可能性，并且分為兩路從而甚至當(dāng)短路發(fā)生時(shí)也能通過(guò)激光調(diào)整來(lái)切斷它。《配對(duì)電極CT》配對(duì)電極CT由與柵極GT和掃描信號(hào)線GL同在一層中的導(dǎo)電膜g1所形成。在配對(duì)電極CT之上也形成鋁陽(yáng)極氧化膜AOF。將配對(duì)電壓Vcom加在配對(duì)電極CT上。在本實(shí)施例中，通過(guò)穿場(chǎng)電壓ΔVs將配對(duì)電壓Vcom設(shè)定在一個(gè)電壓值上，它低于加在視頻信號(hào)線DL上的最低電平驅(qū)動(dòng)電壓Vdmin與最高電平驅(qū)動(dòng)電壓Vdmax之間的中間直流電壓，該穿場(chǎng)電壓ΔVs是當(dāng)薄膜晶體管TFT截止時(shí)所生成的。當(dāng)需要把用于信號(hào)電極驅(qū)動(dòng)電路的集成電路的電源電壓減小一半時(shí)，需加一個(gè)交流電壓。《配對(duì)電壓線CL》配對(duì)電壓線CL由一個(gè)導(dǎo)電膜g1形成。用與柵極GT掃描信號(hào)線GL和配對(duì)電極CT的導(dǎo)電膜g1相同的制作過(guò)程來(lái)淀積配對(duì)電壓線CL的導(dǎo)電膜g1，并和配對(duì)電極CT成整體地形成。通過(guò)這條配對(duì)電壓線CL，把來(lái)自外部電路的配對(duì)電壓Vcom加到配對(duì)電極CT上。在配對(duì)電壓線CL之上也形成鋁陽(yáng)極氧化膜AOF。配對(duì)電壓線CL穿過(guò)視頻信號(hào)線DL的那部分象掃描信號(hào)線GL一樣，形成得很窄，用以減少與視頻信號(hào)線DL相短路的可能性，并且分為兩路從而甚至當(dāng)短路發(fā)生時(shí)也能通過(guò)激光調(diào)整來(lái)切斷它。《絕緣膜GI》在薄膜晶體管TFT中，把絕緣膜GI用作柵極絕緣膜，用來(lái)把電場(chǎng)加到半導(dǎo)體層AS和柵極GT上。在柵極GT和掃描信號(hào)線GL之上形成絕緣膜GI。該絕緣膜GI可以是氧化膜，它是通過(guò)例如等離子化學(xué)汽相淀積法淀積出的，厚度為1200～2700埃(A)(本實(shí)施例中，約為2400A)。形成柵極絕緣膜GI，從而包圍整個(gè)矩陣區(qū)域AR，并去除周邊部分以露出外部連接端子DTM、GTM。絕緣膜GI還在掃描信號(hào)線GL或是配對(duì)電壓線CL與視頻信號(hào)線DL之間起電絕緣的作用。《i型半導(dǎo)體層AS》i型半導(dǎo)體層AS由非晶硅制成，且其淀積厚度為200～2200A(在本實(shí)施例中，約為2000A)。層d0是一種用于電阻接觸的摻有磷(P)的N(+)非晶硅半導(dǎo)體層，將它放在其下為一個(gè)i型半導(dǎo)體層AS、其上為一個(gè)導(dǎo)電層d1(d2)的位置。
在掃描信號(hào)線GL或配對(duì)電壓線CL與視頻信號(hào)線DL之間的交叉處(交叉部分)也有i型半導(dǎo)體層AS。位于交叉部分的i型半導(dǎo)體層AS減小了掃描信號(hào)線GL或配對(duì)電壓線CL與視頻信號(hào)線DL相短路的可能性?！对礃OSD1，漏極SD2》每一個(gè)源極SD1與漏極SD2都由與N(+)半導(dǎo)體層d0相接觸的導(dǎo)電膜d1和d2形成，且在第一導(dǎo)電膜d1之上形成導(dǎo)電膜d2。
導(dǎo)電膜d1是由鉻(Cr)經(jīng)濺射形成的，其厚度為500～1000A(本實(shí)施例中，約為600A)。由于Cr膜在形成更大厚度時(shí)具有增加的應(yīng)力，所以將它的厚度限定在最多約為2000A。Cr膜用(作通常所說(shuō)的阻擋層)來(lái)保證與N(+)半導(dǎo)體d0有一個(gè)令人滿意的粘合，并防止導(dǎo)電膜d2的鋁擴(kuò)散入N(+)半導(dǎo)體層d0中。除Cr膜外，導(dǎo)電膜d1可以為一個(gè)高熔點(diǎn)金屬(Mo、Ti、Ta、W)膜或一個(gè)高熔點(diǎn)硅化物(MOSi2、TiSi2、TaSi2、WSi2)膜。
導(dǎo)電膜d2通過(guò)濺射鋁來(lái)形成，其厚度為3000-5000A(本實(shí)施例中，約為4000A)。該鋁膜比Cr膜的應(yīng)力小并能形成更大的厚度，所以減小了源極SD1、漏極SD2和視頻信號(hào)線DL的電阻。由于柵極GT和i型半導(dǎo)體層AS的形成，所以改善了間隔有效區(qū)(step coverage)并確保形成間隔(step)之上的延伸。
用同樣的掩膜圖案構(gòu)造導(dǎo)電膜d1和導(dǎo)電膜d2，然后，通過(guò)采用同樣的掩膜或通過(guò)采用導(dǎo)電膜d1和導(dǎo)電膜d2作為掩膜來(lái)去除N(+)半導(dǎo)體層d0。即，在除導(dǎo)電膜d1和導(dǎo)電膜d2以外的部分中以自對(duì)準(zhǔn)方式將留在i型半導(dǎo)體層AS上的N(+)半導(dǎo)體層d0去除。此時(shí)，因?yàn)閷(+)半導(dǎo)體層d0蝕刻掉其全部厚度，所以也稍微蝕刻掉i型半導(dǎo)體層AS的表面，通過(guò)蝕刻時(shí)間可以控制蝕刻的程度?！兑曨l信號(hào)線DL》視頻信號(hào)線DL由源極SD1、與源極SD1在同一層中的第二導(dǎo)電膜以及第三導(dǎo)電膜d3制成。該視頻信號(hào)線DL與漏極SD2成整體地形成?！断笏仉姌OPX》象素電極PX由源極SD1、與源極SD1在同一層中的第二導(dǎo)電膜以及第三導(dǎo)電膜d3制成。該象素由電極PX與源極SD1成整體地形成。《存儲(chǔ)電容器Cstg》在其末端與薄膜晶體管TFT相連接的末端相對(duì)接到處，形成象素電極PX，它與配對(duì)電壓線CL相交疊。從圖4中可以看出這種交疊形成了一個(gè)存儲(chǔ)電容器(一個(gè)電容裝置)Cstg，它具有作為一個(gè)電極PL2的象素電極PX和作為另一個(gè)電極PL1的配對(duì)電壓線CL。該存儲(chǔ)電容器Cstg的介電膜由被用作薄膜晶體管TFT的柵極絕緣膜的絕緣膜GI和陽(yáng)極氧化膜AOF形成。
如圖1的平面圖中所示，該存儲(chǔ)電容器Cstg形成于一個(gè)區(qū)域，其中增大了配對(duì)電壓線CL的導(dǎo)電膜G1的寬度。《鈍化層PSV1》在薄膜晶體管TFT之上形成一個(gè)鈍化層PSV1，它的主要作用在于保護(hù)薄膜晶體管不受潮，它由一種非常透明且抗潮濕的材料制成。該鈍化層PSV1可以由一種通過(guò)等離子CVD裝置淀積出厚度約為1um的氧化硅層或氮化硅層制成。
形成鈍化層PSV1來(lái)包圍整個(gè)矩陣區(qū)域AR，并去除其周邊部分以露出外部連接端子DTM、GTM。至于鈍化層PSV1和柵極絕緣膜G1的厚度，前者制得厚以起保護(hù)作用，而后者考慮到晶體管的互導(dǎo)GM制得薄。因此，將具有高保護(hù)能力的鈍化層PSV1制得大于柵極絕緣膜GI，以便很好地保護(hù)周邊部分上盡可能寬的區(qū)域?！稙V色器襯底》接著，再參照?qǐng)D1和圖2，將詳細(xì)描述上透明玻璃襯底SUB2(濾色器襯底)的結(jié)構(gòu)?！豆馄帘文M》在上透明玻璃襯底SUB2上形成有一層光屏蔽膜BM(通常稱作黑色矩陣)，它防止透射光穿過(guò)不期望的間隙(除象素電極PX和配對(duì)電極CT之間的間隙之外)到達(dá)顯示表面并降低對(duì)比度。光屏蔽膜BM還可以防止外部光線或背照明進(jìn)入i型半導(dǎo)體層AS。即通過(guò)上與下光屏蔽膜BM和稍大的柵極GT將薄膜晶體管TFT的i型半導(dǎo)體層AS夾在當(dāng)中，從而保護(hù)它不受外部自然光和背照明的影響。
如圖1所示，光屏蔽膜BM的一根閉合多邊輪廓線代表一個(gè)孔，其內(nèi)部并不形成光屏蔽膜。該輪廓線圖案只是一個(gè)例子。圖中垂直方向上的邊界線根據(jù)上和下襯底間對(duì)準(zhǔn)的精確度來(lái)確定。當(dāng)對(duì)準(zhǔn)精確度好于與視頻信號(hào)線DL相鄰接的配對(duì)電極CT的寬度時(shí)，在配對(duì)電極的寬度內(nèi)設(shè)定輪廓線時(shí)允許擴(kuò)大孔徑。
光屏蔽膜BM由具有光保護(hù)能力和高絕緣能力的膜制成，它不會(huì)影響象素電極PX和配對(duì)電極CT之間的電場(chǎng)。在本實(shí)施例中光屏蔽膜BM由混有黑顏料的抗蝕材料制成，并形成約1.2um的厚度。
將光屏蔽膜BM制成圍繞著每個(gè)象素的柵格，以確定每個(gè)象素的有效顯示區(qū)域。因此，通過(guò)光屏蔽膜BM將每個(gè)象素的輪廓做得很清晰。即，光屏蔽膜BM有兩個(gè)功能，一是作為黑色矩陣，一是作為對(duì)i型半導(dǎo)體層AS的光屏蔽裝置。
還在類似框架這樣的周邊形成光屏蔽膜BM，它的圖案和圖1中具有多個(gè)點(diǎn)狀開(kāi)口的矩陣區(qū)域的圖案相連續(xù)。在周邊部分的光屏蔽膜BM延伸到密封部分SL的外面，以防止在裝有液晶顯示裝置的設(shè)備(比如個(gè)人計(jì)算機(jī))中產(chǎn)生的象反射光這樣的光線進(jìn)入矩陣區(qū)域。將光屏蔽膜BM保持在距襯底SUB2面沿約0.3-1.0mm遠(yuǎn)處，以避開(kāi)襯底SUB2的斷開(kāi)區(qū)域?！稙V色器FIL》濾色器FIL包括形成于面對(duì)象素的部分的紅、綠和蘭條交替濾光器。該濾色器FIL與光屏蔽膜BM的邊沿部分相交疊。
可以依下述步驟形成濾色器FIL。首先，在上透明玻璃襯底SUB2的表面上形成一層染色基底，它由象丙烯酸類樹(shù)脂這樣的一種材料制成，然后通過(guò)光刻法，在除了紅色濾光器形成區(qū)域之外的區(qū)域內(nèi)去除該基底。之后，將染色基底染以紅色染料并將其固定，以形成紅色濾光器R。隨后通過(guò)類似過(guò)程來(lái)形成綠色濾光器G和藍(lán)色濾光器B?！锻糠竽C》涂敷膜OC是用來(lái)防止濾色器FIL的染料泄漏入液晶LC中，并平面化由濾色器FIL和光屏蔽膜BM形成的階梯形部分。涂敷膜OC可以由象丙烯酸類樹(shù)脂或是環(huán)氧樹(shù)脂那樣的透明樹(shù)脂材料制成?！兑壕雍推衿鳌方又?，將描述本發(fā)明的特征部分液晶層、取向膜和偏振器?！兑壕印芬壕Р牧鲜且环N具有正介電各向異性量Δε為10.2的和折射率各向異性量Δn為0.084(20℃時(shí)為589nm)的向列液晶。該液晶層具有5.0um的厚度和0.42um的滯后量Δn.d。具有這一滯后量Δn.d，則有可能獲得用于初始取向角和以后描述的偏振器的排列的最大對(duì)比度。即，在實(shí)施例1中，確定滯后量Δn.d以生成雙折射(第一最小)模式。
通過(guò)聚合物墊珠來(lái)控制液晶層的厚度。
本發(fā)明中，為實(shí)現(xiàn)其中將液晶扭轉(zhuǎn)約為90度的初始取向狀態(tài)，把沿順時(shí)針?lè)较蚺まD(zhuǎn)的約為0.1％的手性材料加到從上襯底SUB2到下襯底SUB1的液晶中。
對(duì)液晶材料LC并不作特別限定。但是，注意到介電各向異性量Δe越大，與扭轉(zhuǎn)有關(guān)的彈性常數(shù)k2越小，則驅(qū)動(dòng)電壓可以越低。
當(dāng)液晶層較厚時(shí)，可以減小花費(fèi)在注入液晶上的時(shí)間而且也可以減小襯底之間間隙的變化。為了改善響應(yīng)速度，厚度為8um或更少；最理想的是，為獲得約30ms的響應(yīng)速度，液晶層最好為5um或更少?！度∠蚰ぁ啡∠蚰び删埘啺分瞥伞Ｑ啬Σ练较騌DR1摩擦在下襯底側(cè)上的取向膜ORI1，并沿摩擦方向RDR2摩擦在上襯底側(cè)上的取向膜ORI2。
相對(duì)于橫向電場(chǎng)的共面方向，將以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的初始取向角定義為正，范圍從-90度到+90度。即不管是在摩擦方向RDR上還是在相反方向上，相對(duì)于橫向電場(chǎng)的共面方向，初始取向方向都在從-90度到+90度的范圍之內(nèi)。
本實(shí)施例中，把在摩擦方向RDR1與取向膜ORI1側(cè)上所加電場(chǎng)方向EDR之間的初始取向角β1設(shè)定在-45度。把在摩擦方向RDR2與取向膜ORI2側(cè)上所加電場(chǎng)方向EDR之間的初始取向角β2設(shè)定在45度。把上與下的初始取向角扭轉(zhuǎn)了θ＝90度。圖16示出了這種情況。
本實(shí)施例中，設(shè)定β1和β2很重要，由此可將它們降到從-90度到-35度的范圍內(nèi)和從35度到90度的范圍內(nèi)，或是最好分別將它們?cè)O(shè)定在-45度和45度。
可以改變?chǔ)?和β2的符號(hào)。這種情況下，扭轉(zhuǎn)方向相反。
如圖1 6所示的摩擦方向RDR1、RDR2中，在上與下襯底界面上的液晶層中的液晶分子，其傾斜角的方向處于“傾斜”狀態(tài)，這種狀態(tài)的液晶分子對(duì)光特性起到補(bǔ)償?shù)淖饔?，用以提供一個(gè)寬的視角特性。
通過(guò)設(shè)定初始取向角β1、β2，也可以增加本發(fā)明的響應(yīng)速度，從而使液晶層中液晶分子的傾斜角處于“平行”狀態(tài)。那么，比如相對(duì)于橫向電場(chǎng)的共面方向，摩擦方向RDR1為-45度(β1為-45度)，相對(duì)于橫向電場(chǎng)的共面方向，摩擦方向RDR2-135度(β2為45度)。換句話說(shuō)，也可以在相反方向上設(shè)定摩擦方向RDR2?！镀衿鳌烦Ｓ靡粋€(gè)Nitto Denko制的偏振器G1220DU。把位于下襯底面上的偏振器POL1的偏振軸MAX1與電場(chǎng)EDR的方向?qū)?zhǔn)。為了描述得更為詳細(xì)，把偏振器POL1的偏振軸MAX1和所加電場(chǎng)方向EDR之間的夾角φ1設(shè)為0度。把上偏振器POL2的偏振軸MAX2設(shè)為與下偏振器POL1的偏振軸MAX1相垂直。即，把上偏振器POL2的偏振軸MAX2和電場(chǎng)方向EDR之間的夾角φ2設(shè)為90度。
所以，把偏振軸MAX1和偏振軸MAX2之間的夾角φ＝|φ2-φ1|設(shè)定為90度。圖16表示了這種關(guān)系。用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)增加像素電極PX和配對(duì)電極CT之間所加的電壓時(shí)，將液晶分子的光學(xué)軸朝著偏振軸MAX1重新取向，逐漸減小雙折射率，直到透射率逐漸降低到黑為止。這種方式下產(chǎn)生一個(gè)常開(kāi)特性。
另外，上偏振器POL2的偏振軸MAX2與下偏振器POL1的偏振軸MAX1能夠交換，以產(chǎn)生相同的特性。即，可以做出如下設(shè)定，φ1＝90度和φ2＝0度?！毒仃囍苓叺慕Y(jié)構(gòu)》圖5為一個(gè)平面圖，它表示一個(gè)圍繞著顯示板PNL的矩陣(AR)的基本周邊部分，該顯示板包括上與下玻璃襯底SUB1、SUB2。圖6左側(cè)表示了外接端子GTM的剖面圖，掃描電路與該端子相連。右側(cè)表示了不帶外接端子的密封部分。
在這種板的生產(chǎn)中，如果板的尺寸小，則用單塊玻璃襯底來(lái)同時(shí)制作多個(gè)器件，然后將它們分成各個(gè)單獨(dú)的板，以提高產(chǎn)量。如果板的尺寸大，則通常用一塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸的玻璃襯底來(lái)制作任何類型的器件，這是為了共用生產(chǎn)設(shè)備并隨后按每種器件的要求切成合適的尺寸。無(wú)論在這二者中哪種情況下，在執(zhí)行了預(yù)定順序的步驟之后，都要切割玻璃襯底。圖5和圖6代表后一種情況。這兩幅圖都表示了上與下襯底SUB1、SUB2在被切割以后的狀態(tài)，LN是指切割以前的襯底邊緣。無(wú)論在這二者中哪一種情況下都有外接端子組Tg、Td和端子COT(注腳忽略)(圖中的上側(cè)與左側(cè))，使處于已完成的狀態(tài)下的上襯底SUB2的尺寸限定于下襯底SUB1內(nèi)，以露出這些端子。
端子組Tg、Td包括掃描電路連接端子GTM、信號(hào)電極電路連接端子DTM和它們的引出線部分，將它們以端子組的形式命名，這些端子組是分配給每一個(gè)帶式封裝芯片(tape carrier package)TCP(圖13、14)的，其上裝有一只集成電路芯片CHI，當(dāng)從每一個(gè)端子組的矩陣部分到外接端子部分的引出線接近末端時(shí)，使它們傾斜。這是為了使顯示板PNL的端子DTM、GTM與芯片TCP的排列間距以及每一個(gè)芯片TCP中連接端子的間距相匹配。配對(duì)電極端子COT是一個(gè)從外電路向配對(duì)電極CT提供配對(duì)電壓的端子。將矩陣部分的配對(duì)電壓線CL引出到掃描電路端子GTM對(duì)側(cè)(到圖中右側(cè))，并用一條公共總線CB把它們分組在一起，然后把它們連到配對(duì)電極端子COT上。
除了一個(gè)液晶注入口INJ以外，在透明玻璃襯底SUB1、SUB2之間沿其周邊形成一個(gè)密封圖案SL，從而可以密封液晶層LC。密封材料可以由環(huán)氧樹(shù)脂制成。
在密封圖案SL內(nèi)形成取向膜ORI1、ORI2。在下透明玻璃襯底SUB1和上透明玻璃襯底SUB2的外表面各自形成偏振器POL1、POL2。在由下取向膜ORI1和上取向膜ORI2(這二者設(shè)定液晶分子的取向)以及密封圖案SL所包圍的空間內(nèi)密封液晶LC。下取向膜ORI1形成于鈍化層PSV1之上，該鈍化層PSV1位于下透明玻璃襯底SUB1一側(cè)上。
本液晶顯示裝置是通過(guò)以下步驟裝成的分別在下透明襯底SUB1和上透明玻璃襯底SUB2上疊加各種層；在上透明玻璃襯底SUB2一側(cè)上形成密封圖案SL；疊加下透明玻璃襯底SUB1和上透明玻璃襯底SUB2；從密封材料SL的注入口INJ注入液晶LC；用環(huán)氧樹(shù)脂或類似物密封注入口INJ；以及切割上襯底與下襯底?！稏艠O端子部分》圖7表示了顯示矩陣的掃描信號(hào)線GL到端子GTM的連接結(jié)構(gòu)。圖7(A)為一個(gè)平面圖，而圖7(B)為一個(gè)沿圖7(A)的線B-B的剖面圖。為方便起見(jiàn)，該圖相當(dāng)于連接結(jié)構(gòu)的下面部分，而且直線表示傾斜的導(dǎo)線。
AO表示光抗蝕劑正面圖形的邊界線，即，用于局部陽(yáng)極氧化的光致抗蝕劑圖案。在陽(yáng)極氧化之后去除光致抗蝕劑，因而在完成的產(chǎn)品中不再留有如圖7所示的圖案AO。但是，因?yàn)檠趸OF局部形成于如剖面圖所示的柵極線GL之上， 所以留有它的痕跡。在平面圖中，光致抗蝕劑邊界線AO的左側(cè)為一個(gè)由保護(hù)膜所覆蓋的區(qū)域，它并未受到陽(yáng)極氧化，而右側(cè)則暴露于保護(hù)膜之外以受陽(yáng)極氧化。在陽(yáng)極氧化鋁層g1上形成一層氧化物(Al2O3)膜AOF，減小了下面的導(dǎo)電部分的體積。當(dāng)然，在適當(dāng)?shù)陌〞r(shí)間和電壓的控制條件下進(jìn)行陽(yáng)極氧化，從而可保留下面的導(dǎo)電部分。
圖中，為便于辨認(rèn)，用一個(gè)陰影部分表示鋁層g1，并基于下述原因，以梳齒的形式對(duì)未受陽(yáng)極氧化的區(qū)域構(gòu)圖。當(dāng)鋁層的寬度很寬時(shí)，在其表面形成觸須。因此，使鋁層分為多個(gè)平行窄線，以防止使化線斷的可能性最小并且導(dǎo)電率減小的同時(shí)形成觸須。
柵極端子GTM包括鋁層g1和透明導(dǎo)電層g2，該導(dǎo)電層g2保護(hù)g1的表面并改善了用帶式封裝芯片(tape carrier packages)連接的可靠性。該透明導(dǎo)電層g2為一個(gè)透明導(dǎo)電的銦錫氧化膜(ITONESA膜)它通過(guò)濺射形成，厚度為100-2000A(本實(shí)施例中，約為1400A)在鋁層g1之上及其側(cè)面形成導(dǎo)電層d1、d2。導(dǎo)電層d1為Cr層，該Cr層能與鋁層和透明導(dǎo)電層g2這二者較好地連接，以減小連接電阻從而補(bǔ)償鋁層與透明導(dǎo)電層g2之間的探測(cè)連接。導(dǎo)電層d2留在那里的原因是由于它是通過(guò)與用于導(dǎo)電層d1同樣的掩膜來(lái)形成的。
在該平面圖中，在它的邊界線的右側(cè)上形成絕緣膜GI并且還在它的邊界線的右側(cè)上形成鈍化層PSV1。因此，使位于左端的端子部分GTM暴露出來(lái)，用于與外電路的電氣接觸。雖然圖中只表示出一對(duì)柵極線GL和柵極端子，但是實(shí)際的裝置中具有在垂直方向上平行排列的多個(gè)這樣的對(duì)，以形成端子組Tg(圖5)。在生產(chǎn)過(guò)程中，使柵極端子的左端延伸到襯底的切割區(qū)域之外并用一根導(dǎo)線Shg(圖中未示)將其短路。該短路線SHg用來(lái)在陽(yáng)極氧化過(guò)程中供電，并防止在生產(chǎn)過(guò)程中，取向膜ORI1進(jìn)行摩擦期間發(fā)生靜電擊穿。《漏極端子DTM》圖8表示從視頻信號(hào)線DL到其外接端子DTM的連接結(jié)構(gòu)。圖8(A)為一個(gè)平面圖。而圖8(B)為一個(gè)沿圖8(A)的線B-B的剖面圖。為了方便起見(jiàn)，雖然改變了圖8的方向，但是圖8對(duì)應(yīng)于圖5的右上區(qū)域。圖8的右手端區(qū)域?qū)?yīng)于襯底SUB1的上端部分。
TSTd表示一個(gè)測(cè)試焊點(diǎn)，雖然它并未與外電路相連接，但是它形成的寬度大于它的線寬，從而能夠使一個(gè)探頭或類似物與之相接觸，同樣，為與外電路相連接，漏極端子形成的寬度也大于它的線寬。在垂直方向上排列有外接漏極端子DTM，如圖5所示，它們構(gòu)成端子組Td(注腳忽略)并延伸到襯底SUB1的切割線之外。用導(dǎo)線SHD(圖中未示)將漏極端子DTM都短路起來(lái)，以防止在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生靜電擊穿。如圖8中所示，在其他每個(gè)視頻信號(hào)線DL上形成測(cè)試焊點(diǎn)TSTd。
漏極連接端子DRM由一個(gè)單透明導(dǎo)電層g2構(gòu)成，將它連接到位于已去除柵極絕緣GI部分的視頻信號(hào)線DL上。在柵極絕緣膜GI的末端上形成半導(dǎo)體層AS，從而蝕刻掉柵極絕緣膜GI的邊沿成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輪廓。為了與外電路相連接，當(dāng)然要從端子DTM上去除鈍化層PSV1。
從矩陣部分到漏極端子部分DTM的引出導(dǎo)線具有層d1、d2-它們位于視頻信號(hào)線上DL的同一水平線上—它們延伸到鈍化層PSV1的中間部分并與鈍化層PSV1內(nèi)部的透明導(dǎo)電層g2相連接。這種結(jié)構(gòu)用鈍化層PSV1和密封圖案SL是為了保護(hù)鋁層d2不易受電蝕損壞?！杜鋵?duì)電極端子CTM》圖9表示了從配對(duì)電壓線CL到外接端子CTM的連接結(jié)構(gòu)。圖9(A)為一個(gè)平面圖，而圖9(B)為一個(gè)沿圖(A)的線B-B的剖面圖。該圖對(duì)應(yīng)于圖5的左上區(qū)域。
用公共總線CB將配對(duì)電壓線CL分組并將其引入到配對(duì)電極端子CTM。公共總線CB包括導(dǎo)電層g1、以及疊加在第一層g1之上的其它層d1、d2。設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)以減小公共總線CB的電阻，從而從外電路向每一條配對(duì)電壓線CL提供足夠的配對(duì)電壓。這種結(jié)構(gòu)的特征在于能夠減小公共總線的電阻而無(wú)需在導(dǎo)電層上施可任何附加的覆蓋層。公共總線CB的導(dǎo)電層g1不受陽(yáng)極轉(zhuǎn)化，以便它能與導(dǎo)電層d1、d2電連接。從柵極絕緣膜GI中也露出它。
配對(duì)電極端子CTM含有疊加于導(dǎo)電層g1之上的透明導(dǎo)電層g2。導(dǎo)電層g1由具有好的抗腐蝕性的透明導(dǎo)電層g2所覆蓋，以保護(hù)導(dǎo)電層g1不受電蝕損壞。
《整個(gè)顯示裝置的等效電路》顯示矩陣部分的一個(gè)等效電路及其外圍電路如圖10所示。該圖雖然是一個(gè)電路圖，卻是按照實(shí)際的幾何圖形的電路畫(huà)出的。AR代表一個(gè)矩陣陣列，其中以二維數(shù)組的形式排列了多個(gè)象素。
在圖中，X代表視頻信號(hào)線DL，注腳G、B和R分別代表綠色、藍(lán)色和紅色象素。Y代表掃描信號(hào)線GL，注腳1、2、3...end表示掃描定時(shí)的順序。
掃描信號(hào)線Y(注腳省略)被連接到一個(gè)掃描電路V上而視頻信號(hào)線X(注腳省略)被連接到一個(gè)視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路H上。
一個(gè)電路電源SUP包括將來(lái)自一個(gè)電源的電源電壓進(jìn)行降壓的一個(gè)電源電路和將來(lái)自一個(gè)主機(jī)(高級(jí)計(jì)算機(jī))的CRT信息轉(zhuǎn)換為用于TFT液晶顯示的信息的一個(gè)電路。
《驅(qū)動(dòng)方法》圖11所示的是本發(fā)明液晶顯示裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。配對(duì)電壓被轉(zhuǎn)換成具有兩種狀態(tài)值Vch和Vcl的交替矩形波，與該交替波同步的是，在每個(gè)掃描周期里，掃描信號(hào)的非選擇電壓Vg(i-1)、Vg(i)也在兩個(gè)數(shù)值，Vglh和Vgll，之間變化。配對(duì)電壓的幅值和非選擇電壓的幅值被設(shè)置為相等。視頻信號(hào)電壓是由施加于液晶層上的電壓減去配對(duì)電壓的一半來(lái)得到的。
配對(duì)電壓可以是一個(gè)直流電壓，但是將其轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷河锌赡軠p少視頻信號(hào)電壓的最大幅值，允許使用一個(gè)具有低介電強(qiáng)度的視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路(信號(hào)側(cè)驅(qū)動(dòng)器)。
《存儲(chǔ)電容器Cstg的功能》存儲(chǔ)電容器Cstg用來(lái)將寫(xiě)在一個(gè)象素上的視頻信息進(jìn)行長(zhǎng)期(在薄膜晶體管TFT關(guān)閉之后)保存。在本發(fā)明電場(chǎng)以平行于襯底表面的方向進(jìn)行施加的裝置中，與電場(chǎng)垂直于襯底表面進(jìn)行施加的裝置不同，因?yàn)橄笏仉姌O和配對(duì)電極幾乎不產(chǎn)生電容(通常被稱作液體電容)，所以存儲(chǔ)電容器Cstg無(wú)法將視頻信息保存在象素中。因此，在電場(chǎng)平行于襯底表面進(jìn)行施加的裝置中，存儲(chǔ)電容器Cstg是一個(gè)重要的組成元件。
當(dāng)薄膜晶體管TFT轉(zhuǎn)換時(shí)，存儲(chǔ)電容器Cstg也開(kāi)始工作以減少柵極電壓變化ΔVg對(duì)象素電極電壓Vs的影響。這由下面的等式來(lái)表示。
ΔVs＝[Cgs/(Cgs+Cstg+Cpix)]×ΔVg在此，Cgs是在薄膜晶體管TFT的柵極GT和源極SD1之間產(chǎn)生的一個(gè)寄生電容，Cpix是在象素電極PX和配對(duì)電極CT之間產(chǎn)生的一個(gè)電容，而ΔVs是通常被稱作直通電壓的電壓由ΔVg引起的在象素電極電壓中的一個(gè)變化值。這種變化ΔVs是給液晶LC提供直流分量的一個(gè)原因，可通過(guò)提高存儲(chǔ)電容Cstg來(lái)減少ΔVs。減少提供給液晶LC的直流分量可以提高液晶的使用壽命，減輕所謂的當(dāng)液晶屏幕切換到另一個(gè)圖象時(shí)，以前的圖象仍然存在的圖象暫留現(xiàn)象。
由上所述，由于柵極GT足夠大以至于能夠蓋住整個(gè)i-型半導(dǎo)體層AS，源極SD1和漏極SD2的重疊區(qū)域相應(yīng)地增加了，同時(shí)增大了寄生電容Cgs，使得象素電極電壓Vs對(duì)柵極(掃描)信號(hào)Vg的影響更加敏感。而提供存儲(chǔ)電容Cstg能夠消除這種缺點(diǎn)。
驅(qū)動(dòng)方法并不僅限于上述所說(shuō)的內(nèi)容，其他的有源矩陣驅(qū)動(dòng)方法也可以采用。這些方法都落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
《顯示面板PNL和驅(qū)動(dòng)電路襯底PCB1》圖12是一個(gè)平面圖，給出了圖5中的與視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路H和掃描電路V相連接的顯示面板PNL。
CHI代表用來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示面板PNL的驅(qū)動(dòng)IC芯片(下面所示的5個(gè)是位于掃描電路一側(cè)上的驅(qū)動(dòng)IC芯片；左面所示的10個(gè)是位于視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路一側(cè)上的驅(qū)動(dòng)芯片)。TCP代表帶式封裝芯片，如之后參考圖13和14所描述的，通過(guò)帶體自動(dòng)連接(TAB)安裝有驅(qū)動(dòng)IC芯片CHI。印刷電路板PCB1安裝有多個(gè)TCP和電容器，并被分成兩部分，一部分用于視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，另一部分用于掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路。FGP代表一個(gè)框架接地焊點(diǎn)，切開(kāi)一個(gè)屏敝殼體SHD而形成的簧狀塊被焊接到其上。一根帶狀電纜FC電氣連接了下側(cè)的印刷電路板PCB1和左側(cè)的印刷電路板PCB1。如圖所示，帶狀電纜FC可通過(guò)在剝離的聚乙烯層和聚乙烯醇層之間夾有多個(gè)導(dǎo)線(鍍有Sn的磷青銅)來(lái)制成。
《TCP的連接結(jié)構(gòu)》圖13所示的是帶式封裝芯片TCP的一個(gè)剖面圖，其中包括有掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路V和視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路H的IC芯片CHI安裝在柔性的印刷電路板上。圖14是一個(gè)剖面圖，給出了連接到掃描信號(hào)端GTM上的液晶顯示面板的一個(gè)重要部分。
圖中，TTB代表IC電路CHI的一個(gè)輸入端子/接線部分；TTM代表IC電路CHI的一個(gè)輸出端子/接線部分。這些都是由，例如，銅制成的并且它們的內(nèi)部末端(通常被稱作內(nèi)部引線)通過(guò)倒裝焊接與IC電路CHI的連接焊點(diǎn)PAD連接在一起。端子TTB、TTM的外部末端(通常被稱作外部引線)與半導(dǎo)體IC電路芯片CHI相應(yīng)的輸入和輸出相對(duì)應(yīng)，而且通過(guò)焊接連接到CRT/TFT轉(zhuǎn)換電路/電源電路SUP上、通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜ACF連接到液晶顯示面板PNL上。芯片TCP被連接到面板上，使得芯片的末端蓋住了能夠露出面板PNL一側(cè)上的連接端GTM的鈍化層PSV1的邊緣。因此，外部連接端子GTM(DTM)至少被鈍化層PSV1和芯片TCP中之一蓋住，以至于其對(duì)電蝕的抵抗能力增強(qiáng)了。
BF1代表一個(gè)，例如由聚酰亞胺，制成的基膜。SRS是一個(gè)用作掩膜的、防止在焊接過(guò)程中焊料流到不應(yīng)流入的區(qū)域中的焊接保護(hù)膜。密封模SL外側(cè)的上下玻璃襯底間的間隙在清洗之后用環(huán)氧樹(shù)脂或類似物質(zhì)進(jìn)行保護(hù)。而且硅樹(shù)脂SIL被放在芯片TCP和上襯底SUB2之間進(jìn)行雙重保護(hù)。
《印刷電路板PCB2》印刷電路板PCB2安裝有電氣元件如ICs、電容器和電阻。印刷電路板PCB2安裝有一個(gè)電路SUP(電源)，它包括將來(lái)自一個(gè)電源的電源電壓進(jìn)行降壓的一個(gè)電源電路和將來(lái)自一個(gè)主機(jī)(高級(jí)計(jì)算機(jī))的CRT信息轉(zhuǎn)換為T(mén)FT液晶顯示裝置的信息的一個(gè)電路。CJ代表與一外部電路相連接的連接器(未示出)的一個(gè)連接部分。
印刷電路板PCB1和印刷電路板PCB2通過(guò)一根帶狀電纜電氣地連接在一起。
《液晶顯示模件的整個(gè)結(jié)構(gòu)》
圖15是液晶顯示模件MDL組成部件的一個(gè)分解透視圖。
SHD代表一個(gè)由一個(gè)金屬板制成的框架式屏敝殼體(金屬框架)；LCW是一個(gè)液晶顯示窗口；PNL是一個(gè)液晶顯示面板；SPB是一個(gè)擴(kuò)散器；LCB是一個(gè)光導(dǎo)體；RM是一個(gè)反射器；BL是一個(gè)背照明熒光管；LCA是一個(gè)背照明箱。這些部件按照如圖所示的垂直關(guān)系組合在一起就構(gòu)成了一個(gè)模件MDL。
模件MDL利用提供的卡爪和吊鉤來(lái)固定到屏敝殼體SHD上。
背照明箱LCA要作成能夠安裝背照明熒光管BL、擴(kuò)散器SPB、光導(dǎo)體LCB、和反射器RM的形狀。來(lái)自位于光導(dǎo)體LCB一側(cè)的背照明熒光管BL的光線被光導(dǎo)體LCB、反射器RM、和擴(kuò)散器SPB進(jìn)行擴(kuò)散以在顯示面上產(chǎn)生均勻的光線并且被傳導(dǎo)到液晶顯示面板PNL上。
背照明熒光管BL與一個(gè)轉(zhuǎn)換電路板PCB3連接在一起，PCB3是背照明的電源。
《實(shí)施例1的液晶顯示裝置的特性》圖17和圖18所示的是實(shí)施例1的驅(qū)動(dòng)液晶的原理。
下面對(duì)液晶的介電各向異性量Δε為正時(shí)的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)未施加電壓時(shí)，液晶層中的液晶分子處于初始狀態(tài)，它們從上襯底SUB2到下襯底SUB1順時(shí)針扭轉(zhuǎn)90度，如圖17(a)中所示。當(dāng)施加電壓時(shí)，液晶層厚度方向上扭轉(zhuǎn)的液晶分子部分減少，如圖17(b)所示，只有靠近上、下襯底界面處的區(qū)域中分子仍然扭轉(zhuǎn)而液晶分子的主要部分則一致取向于電壓的施加方向。
當(dāng)沒(méi)有電壓施加到圖16的液晶層結(jié)構(gòu)和偏振器的偏振軸結(jié)構(gòu)上時(shí)，通過(guò)液晶的雙折射效應(yīng)能夠獲得一種高透射率狀態(tài)(白色顯示)。而在施加電壓期間因?yàn)槌蕟我蝗∠虻囊壕Х肿优c偏振器的偏振軸方向一致，在那個(gè)部分不會(huì)出現(xiàn)雙折射，結(jié)果使液晶層的實(shí)際光程差接近于零，不會(huì)產(chǎn)生雙折射效應(yīng)。
當(dāng)施加了電壓時(shí)，靠近界面的液晶層實(shí)際上仍保持扭轉(zhuǎn)，因此光程差不會(huì)變?yōu)榱?。在這個(gè)實(shí)施例中，扭轉(zhuǎn)分子的液晶層厚度能夠無(wú)限減少，使得可以假設(shè)幾乎所有的分子都取向一致。因?yàn)槠衿鞒收荒峥茽柪忡R排列(互相垂直)，光線無(wú)法穿過(guò)，如果沒(méi)有雙折射，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)黑色顯示。
在這個(gè)工作原理的基礎(chǔ)上，可以得到下面的顯示特性。
由實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)可以得到當(dāng)沒(méi)有施加電壓時(shí)能白色顯示的常開(kāi)型電光特性。白色顯示時(shí)的透射率是4.5％。而且，施加一個(gè)12V的驅(qū)動(dòng)電壓黑色顯示時(shí)可以獲得對(duì)比度系數(shù)3。
圖19所示的是實(shí)施例1的施加電壓—透射率特性。
在實(shí)施例1中，增大驅(qū)動(dòng)電壓會(huì)使透射率下降，從而引起對(duì)比度系數(shù)的提高。由于受驅(qū)動(dòng)電路耐電壓的限制，所以在此實(shí)施例中，最大驅(qū)動(dòng)電壓是12V。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明也包括用于驅(qū)動(dòng)的最大驅(qū)動(dòng)電壓高一些或低一些的情形。
實(shí)施例1的液晶顯示裝置的響應(yīng)速度是22ms，其中8ms是上升時(shí)間，14ms是下降時(shí)間。
圖20到22所示的是上升時(shí)間Tr、下降時(shí)間和響應(yīng)速度。
實(shí)施例1的響應(yīng)速度小于30ms，能夠顯示一個(gè)動(dòng)態(tài)圖象，這意味著動(dòng)態(tài)圖象能夠被很好地顯示而沒(méi)有任何拖曳現(xiàn)象。圖20到22示出了上面所述的第一種情形(傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)1)和第二情形(傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)2)的響應(yīng)速度的比較結(jié)果。
本發(fā)明的響應(yīng)速度是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)響應(yīng)速度的1/2—1/4，實(shí)現(xiàn)了重大的改進(jìn)。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)2在測(cè)量其響應(yīng)速度時(shí)，液晶層厚度是4.0μm。雖然傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)2具有能當(dāng)施加電壓時(shí)白色顯示的常閉(通常是黑色)特性，但為了使白色顯示時(shí)的相同的液晶材料的透射率與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)1和實(shí)施例1中的相等，液晶層的厚度應(yīng)是4.0μm。而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)1和實(shí)施例1的液晶層厚度可被設(shè)置為5.0μm。
應(yīng)當(dāng)特別注意的是，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)1和2的響應(yīng)速度隨著施加到液晶上的電壓而變化很大，當(dāng)液晶上施加的電壓減少時(shí)，響應(yīng)速度會(huì)顯著下降。另一方面，可以看到，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，響應(yīng)速度幾乎與液晶所施加的電壓無(wú)關(guān)，幾乎保持恒定。
由這種特性，可以得知本發(fā)明不會(huì)產(chǎn)生拖曳圖象，拖曳圖象是一種在中間色調(diào)方式顯示動(dòng)態(tài)圖象時(shí)尤其會(huì)出現(xiàn)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的視角特性在垂直和水平方向上都超過(guò)140度，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)1和2的視角特性相比更令人滿意。而且，色調(diào)的變化和灰度的轉(zhuǎn)變從一個(gè)特殊角度上看時(shí)也能識(shí)別出來(lái)，這正是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)2中所忽略的問(wèn)題。
色調(diào)變化是這樣一種現(xiàn)象，即假設(shè)橫向電場(chǎng)的共面分量的方向是0度，則沿著大約45度和225度方向的區(qū)域，例如，其顏色由白色變?yōu)辄S色(或藍(lán)色)而沿著大約-45度和135度方向的區(qū)域，其顏色變?yōu)樗{(lán)色(或黃色)?；叶绒D(zhuǎn)變是這樣一種現(xiàn)象，即當(dāng)從一個(gè)斜的角度看時(shí)，白色變?yōu)辄S色或藍(lán)色。出現(xiàn)這些現(xiàn)象是因?yàn)楫?dāng)顯示白色時(shí)，由于視角傾斜而引起的光程差的變化使得上襯底附近的液晶層和下襯底附近的液晶層互相補(bǔ)償。
由以上可以看出，本發(fā)明提供的響應(yīng)速度小于30ms，是顯示動(dòng)態(tài)圖象的最低要求。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，視角的更進(jìn)一步的改進(jìn)。由于可以使用具有比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)2大的折射率各向異性量Δn的材料，所以可以有一個(gè)較寬的材料范圍。而且，因?yàn)橐壕拥暮穸瓤梢员辉O(shè)置得大一些，襯底的間隙就更容易設(shè)置均勻，并提高光線的均勻分配。厚一些的液晶層利于縮短液晶注入時(shí)間。
實(shí)施例1所示的薄膜晶體管TFT的剖面結(jié)構(gòu)和電極排列僅是一個(gè)實(shí)例，本發(fā)明也可能使用另一個(gè)TFT結(jié)構(gòu)和電極排列(包括一個(gè)其中配對(duì)電極放在濾色器襯底上的結(jié)構(gòu))。
實(shí)施例2到實(shí)施例5實(shí)施例2到實(shí)施例5都是具有常開(kāi)顯示特性和光學(xué)補(bǔ)償元件的實(shí)例結(jié)構(gòu)。除了下述各點(diǎn)以外，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上都與實(shí)施例1相似。
實(shí)施例2到實(shí)施例5的剖面結(jié)構(gòu)如圖23中所示。
其結(jié)構(gòu)包括了具有驅(qū)動(dòng)電極CT、PX和薄膜晶體管TFT的驅(qū)動(dòng)液晶元件，以及不帶電極的光學(xué)補(bǔ)償液晶元件。
實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)只是在實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上了光學(xué)補(bǔ)償液晶元件。
實(shí)施例3具有與實(shí)施例2相似的結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)液晶元件的液晶材料具有一個(gè)增大的折射率各向異性量Δn。
實(shí)施例4具有與實(shí)施例2相似的結(jié)構(gòu)，具有一個(gè)最佳的偏振器偏振軸。
實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)液晶元件的初始扭轉(zhuǎn)角θ取最佳值。
《驅(qū)動(dòng)液晶元件》初始扭轉(zhuǎn)角θ，初始取向角β1、β2，液晶層的厚度，液晶材料的介電各向異性量Δε，折射率各向異性量Δn，實(shí)施例2到實(shí)施例5中的所有參數(shù)，如表1所示。
《光學(xué)補(bǔ)償液晶元件》光學(xué)補(bǔ)償液晶元件包括，如圖23中所示，一個(gè)下襯底SUB3，一個(gè)上襯底SUB4，兩個(gè)襯底之間裝有的液晶組份CLC，下襯底SUB3一側(cè)上的一個(gè)取向膜ORI3和上襯底SUB4一側(cè)上的一個(gè)取向膜ORI4。
《光學(xué)補(bǔ)償液晶層》圖24中給出了驅(qū)動(dòng)液晶元件的摩擦方向，偏振器的初始取向角和偏振軸，以及光學(xué)補(bǔ)償液晶層的摩擦方向(取向膜附近的取向方向)。
取向膜ORI3在RDR3方向上受到摩擦，而取向膜ORI4在RDR4方向上受到摩擦。β3是液晶驅(qū)動(dòng)元件的摩擦方向RDR3和所施加的電場(chǎng)的方向EDR之間的初始取向角，而β4是液晶驅(qū)動(dòng)元件的摩擦方向RDR4和所施加的電場(chǎng)的方向EDR之間的初始取向角。
將光學(xué)補(bǔ)償液晶元件液晶層的Δn和液晶層的厚度d的乘積看作是光程差(Δn·d)′。扭轉(zhuǎn)角θ2是光學(xué)補(bǔ)償液晶層的一個(gè)扭轉(zhuǎn)角。
光學(xué)補(bǔ)償液晶層的光程差(Δn·d)′，扭轉(zhuǎn)角θ2，初始取向角β3、β4如表1所示。
在此，β1，β2，β3，β4之間的關(guān)系是|β3-β4|＝|β1-β2|，β3和β2幾乎是正交的。
對(duì)于本發(fā)明的光學(xué)補(bǔ)償液晶元件，可以使用具有與實(shí)施例2到5中的光學(xué)補(bǔ)償元件的光學(xué)特性相同的、其間裝有膽甾液晶的膜。
《偏振器》實(shí)施例2到5中所使用的偏振器的偏振軸的布置如表1所示。
在背照明輸入側(cè)上的偏振器POL1的偏振軸方向由PDR表示而在輸出側(cè)上的偏振器POL2的偏振軸方向由ADR表示。
《實(shí)施例2到實(shí)施例5的特性》實(shí)施例2到5中驅(qū)動(dòng)液晶的原理如圖25所示。
為了由一個(gè)低于實(shí)施例1的電壓獲得一個(gè)高于實(shí)施例1的對(duì)比度系數(shù)，施加一個(gè)電壓能夠黑色顯示時(shí)，液晶分子取向于如圖25(b)所示的狀態(tài)。也就是，實(shí)施例2到5的液晶元件，其界面附近的液晶分子扭轉(zhuǎn)強(qiáng)烈而其中心部分的液晶分子扭轉(zhuǎn)微弱。短語(yǔ)“扭轉(zhuǎn)微弱”表示一種扭轉(zhuǎn)角/層厚度之比小的狀態(tài)，而短語(yǔ)“扭轉(zhuǎn)強(qiáng)烈”表示一種扭轉(zhuǎn)角/層厚度之比大的狀態(tài)。因此通過(guò)按這種方式來(lái)設(shè)置光學(xué)補(bǔ)償液晶層和偏振器以補(bǔ)償這種取向，則可能由一個(gè)低電壓得到一個(gè)高對(duì)比度系數(shù)。
具有這種結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置，下列特性都能得到。
在實(shí)施例2到5中，所獲得的響應(yīng)速度特性與實(shí)施例1中的相同。
驅(qū)動(dòng)電壓V1c和透射率T之間的關(guān)系如圖26所示。
可以看出，對(duì)比度系數(shù)、驅(qū)動(dòng)電壓和最大透射率都大致地按照實(shí)施例的順序而逐漸地提高。尤其在實(shí)施例5中，7V的驅(qū)動(dòng)電壓就獲得了100或更高一些的對(duì)比度系數(shù)以及4.1％的最大透射率(白色顯示期間面板的完全透射率)。
圖27所示的是驅(qū)動(dòng)元件的光程差、對(duì)比度系數(shù)以及最大透射率之間的關(guān)系。
圖27示出，最佳光程差需要為750nm或更高一些，以便能夠產(chǎn)生一個(gè)足夠的透射率；最好是1250nm或更高一些，以便能夠產(chǎn)生一個(gè)足夠的對(duì)比度系數(shù)。
圖28給出了實(shí)施例2到5的液晶顯示裝置的對(duì)比度系數(shù)和偏振器的布置φ＝|φ1-φ2|之間的關(guān)系。
由圖28可以看出，要產(chǎn)生一個(gè)足夠的對(duì)比度系數(shù)，偏振器偏振軸的最佳關(guān)系φ＝|φ1-φ2|需為90度到120度，最好是95度到115度。圖29所示的是驅(qū)動(dòng)液晶元件的初始扭轉(zhuǎn)角、對(duì)比度系數(shù)和最大透射率之間的關(guān)系，在此光學(xué)補(bǔ)償元件的扭轉(zhuǎn)角被設(shè)置為θ2＝θ。
由圖29可以發(fā)現(xiàn)，初始扭轉(zhuǎn)角最好設(shè)置在90度和115度之間的范圍內(nèi)以便同時(shí)獲得一個(gè)足夠的對(duì)比度系數(shù)和最大的透射率。光學(xué)補(bǔ)償液晶層的光程差(Δn·d)′最好設(shè)置在0.4·(Δn·d)和0.6·(Δn·d)之間的范圍內(nèi)，特別地，將光程差設(shè)置成大約(Δn·d)′＝0.52·(Δn·d)時(shí)可以確保最佳結(jié)果。
實(shí)施例6到實(shí)施例8實(shí)施例6到8的結(jié)構(gòu)是一些帶有光學(xué)補(bǔ)償元件的常閉結(jié)構(gòu)實(shí)例，除了下述各點(diǎn)以外，均與實(shí)施例2到5的結(jié)構(gòu)相似。
實(shí)施例6到8的剖面結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2到5的剖面結(jié)構(gòu)相似，如圖23所示。
實(shí)施例6到8包括具有驅(qū)動(dòng)電極CT、PX和薄膜晶體管TFT的驅(qū)動(dòng)液晶元件，以及不帶電極的光學(xué)補(bǔ)償液晶元件。
實(shí)施例6，與實(shí)施例2不同，可使得光學(xué)補(bǔ)償液晶元件的光程差(Δn·d)′與驅(qū)動(dòng)元件的光程差(Δn·d)相一致。
實(shí)施例7具有一種結(jié)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)液晶元件液晶材料的折射率各向異性量Δn被設(shè)置得大一些，并且光學(xué)補(bǔ)償液晶元件的光程差(Δn·d)′能夠與驅(qū)動(dòng)元件的光程差(Δn·d)相一致。
實(shí)施例8具有一種結(jié)構(gòu)，其中只是將實(shí)施例7的初始扭轉(zhuǎn)角θ改變了。
《驅(qū)動(dòng)液晶元件》初始扭轉(zhuǎn)角θ，初始取向角β1、β2，液晶層的厚度，液晶材料的Δε和Δn，實(shí)施例6到8中使用的所有參數(shù)，如表2所示。
《光學(xué)補(bǔ)償液晶元件》用于實(shí)施例6到8中光學(xué)補(bǔ)償液晶層的光程差(Δn·d)′，扭轉(zhuǎn)角θ2，初始取向角β3、β4都如表2所示。這些參數(shù)的定義與實(shí)施例2到5中這些參數(shù)的定義相同。
β1，β2，β3，β4之間的關(guān)系是|β3-β4|≈|β1-β2|，β3和β2以適當(dāng)?shù)慕嵌认嘟弧?br> 光學(xué)補(bǔ)償液晶元件可以使用與前面實(shí)施例中的光學(xué)補(bǔ)償元件的膜具有相同的光學(xué)特性的、其間裝有膽甾液晶的膜。
《偏振器》用于實(shí)施例6到8中的偏振器的偏振軸的布置如表2所示。
《實(shí)施例6到實(shí)施例8的特性》液晶驅(qū)動(dòng)的原理與實(shí)施例2至5中的相似，如圖25所示。與實(shí)施例2至5不同的是，實(shí)施例6到8另外具有與驅(qū)動(dòng)液晶元件光程差(Δn·d)相一致的光學(xué)補(bǔ)償液晶元件光程差(Δn·d)′。因此，可以得到透射率隨著施加到液晶上的電壓而增大的常閉特性。
圖30所示的是實(shí)施例6到8的驅(qū)動(dòng)電壓V1c和透射率T之間的關(guān)系。
實(shí)施例6到8能實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有施加電壓時(shí)黑色顯示(低透射率狀態(tài))。當(dāng)沒(méi)有施加電壓時(shí)，液晶分子取向呈理想的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，使得很容易利用光學(xué)補(bǔ)償元件進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償。因此可以獲得一個(gè)理想的黑色電平，即透射率無(wú)限地接近于零。從而拓寬制造過(guò)程中的可變范圍，尤其是襯底間間隙的變動(dòng)是有可能的，以能夠穩(wěn)定地制做高對(duì)比度的產(chǎn)品。
實(shí)施例7中，7V的驅(qū)動(dòng)電壓就獲得了100或更高一些的對(duì)比度系數(shù)以及一個(gè)4.5％的最大透射率(白色顯示期間面板的完全透射率)。實(shí)施例6和7中的響應(yīng)速度特性可與實(shí)施例1中的相比。
至于驅(qū)動(dòng)元件的光程差、對(duì)比度系數(shù)和最大透射率之間的關(guān)系，實(shí)施例6和實(shí)施例7之間的比較表明，實(shí)施例7中的最大透射率比實(shí)施例6中的有所提高。因此，需要將最佳光程差設(shè)置為高于750nm，與實(shí)施例2至5中所設(shè)置的一樣。
偏振器的布置φ＝|φ1-φ2|最好接近于90度。
另外，當(dāng)在實(shí)在施例8中，將初始扭轉(zhuǎn)角增大到大于90度時(shí)，可能會(huì)改變液晶的透射率開(kāi)始增大時(shí)的施加電壓，即一個(gè)閾值電壓。因此，用于顯示的、范圍從閾值電壓到一個(gè)產(chǎn)生最大透射率的電壓的電壓幅值被減少了。這同時(shí)減少了視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出范圍。換句話說(shuō)，視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，尤其是用于其中的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，電路尺寸能夠減少。在實(shí)施例8中，響應(yīng)速度稍微低一些，也就是，上升時(shí)間是12ms，下降時(shí)間是20ms，響應(yīng)時(shí)間是32ms。因此可用來(lái)改變能夠帶來(lái)最大的透射率的驅(qū)動(dòng)電壓的初始扭轉(zhuǎn)角，最好被設(shè)置在從70度-160度的范圍內(nèi)。
實(shí)施例9到實(shí)施例13實(shí)施例9到13是具有一個(gè)同軸相位膜的常開(kāi)結(jié)構(gòu)，除了下述各點(diǎn)以外，均與實(shí)施例1相似。
實(shí)施例9到13的剖面結(jié)構(gòu)如圖31所示。在這些實(shí)施例中，同軸相位膜FILM1和FILM2安裝在襯底SUB1，SUB2的外側(cè)上，以便將它們(襯底)固定在其間。
實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)只是在實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加上了同軸相位膜FILM1和FILM2。
實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)是將實(shí)施例9中的相位膜的滯后軸線進(jìn)行了改變。
實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)只是實(shí)施例10中的相位膜的光程差在上下膜之間差動(dòng)變化。
實(shí)施例12具有的結(jié)構(gòu)，只是在實(shí)施例11結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將實(shí)施例11中的液晶材料的折射率各向異性量Δn增大了。
實(shí)施例13具有一種結(jié)構(gòu)，其中只是改變了實(shí)施例12的初始扭轉(zhuǎn)角。
《同軸相位膜》實(shí)施例9到13中所使用的同軸相位膜的滯后軸線γ1，γ2和光程差(Δn·d)1，(Δn·d)2如表3所示。γ1代表下相位膜FILM1的滯后軸線LDR1和電場(chǎng)方向EDR之間的一個(gè)角度，γ2代表上相位膜FILM2的滯后軸線LDR2與電場(chǎng)方向EDR之間的一個(gè)角度。這兩個(gè)角度沿電場(chǎng)方向EDR逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)定義為正。
(Δn·d)1代表下相位膜的光程差，(Δn·d)2代表上相位膜的光程差。圖32給出了它們的角度關(guān)系。
《液晶層》用于實(shí)施例9到13中的光學(xué)補(bǔ)償液晶層的光程差Δn·d、初始扭轉(zhuǎn)角θ、初始取向角β1、β2如表3所示。圖32給出了它們的角度關(guān)系。
《偏振器》實(shí)施例9到13中所使用的偏振器的偏振軸如表3所示。圖32給出了它們的角度關(guān)系。
《實(shí)施例9到實(shí)施例13的特性》實(shí)施例9到實(shí)施例13中所用的驅(qū)動(dòng)液晶的原理與實(shí)施例2至5中的相同。
為了利用一個(gè)較實(shí)施例1中低的電壓來(lái)得到較實(shí)施例1高的對(duì)比度系數(shù)，實(shí)施例9到實(shí)施例13使液晶取向于圖25(b)所示的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)黑色顯示。
在一個(gè)低電壓時(shí)，實(shí)施例9到13的液晶元件，假設(shè)處于一種轉(zhuǎn)換狀態(tài)，即其界面附近的液晶分子扭轉(zhuǎn)強(qiáng)烈而其中心部分的液晶分子扭轉(zhuǎn)微弱。因此按這種方式來(lái)布置相位膜和偏振器以補(bǔ)償這種取向狀態(tài)，則可能由一個(gè)低電壓得到一個(gè)高對(duì)比度系數(shù)。
實(shí)施例9到13具有可與實(shí)施例1相比的響應(yīng)速度特性。
圖33給出了驅(qū)動(dòng)電壓V1c和透射率T之間的關(guān)系。可以看出，對(duì)比度系數(shù)和最大透射率都大致地隨著實(shí)施例序號(hào)的順序逐漸提高。尤其在實(shí)施例13中，7V的驅(qū)動(dòng)電壓就獲得了100或更高一些的對(duì)比度系數(shù)以及4.4％的最大透射率(白色顯示期間面板的完全透射率)。
如圖33所示，實(shí)施例9和10之間沒(méi)有特性的變化。這表明如果γ1·(Δn·d)1和γ2·(Δn·d)2是常數(shù)，即使它們的數(shù)值改變了，相移片的滯后軸線角γ1，γ2和光程差(Δn·d)1，(Δn·d)2也不會(huì)改變它們的特性。
與實(shí)施例2到5一起說(shuō)明的各種關(guān)系圖27中所示的驅(qū)動(dòng)元件的光程差、對(duì)比度系數(shù)和最大透射率之間的關(guān)系；圖28中所示的偏振器的偏振軸φ、對(duì)比度系數(shù)和最大透射率之間的關(guān)系以及圖29中所示的驅(qū)動(dòng)元件的初始扭轉(zhuǎn)角、對(duì)比度系數(shù)和最大透射率之間的關(guān)系，在實(shí)施例9到13中也同樣可以得到。但應(yīng)注意，當(dāng)γ1＝-22.5度、γ2＝22.5時(shí)，驅(qū)動(dòng)元件的光程差(Δn·d)和移相器的光程差(Δn·d)1、(Δn·d)2之間的關(guān)系應(yīng)設(shè)置成滿足關(guān)系式(Δn·d)1+(Δn·d)2＝0.52·(Δn·d)。
因此，為了能夠有一個(gè)足夠的透射率；最佳光程差需要被設(shè)置成高于750nm，最好高于1250nm，以便獲得一個(gè)足夠的對(duì)比度系數(shù)。
要獲得一個(gè)足夠的對(duì)比度系數(shù)，偏振器最佳的偏振軸位置關(guān)系φ＝|φ1-φ2|需設(shè)置在90度和120度之間的范圍內(nèi)，最好是在95度和115度之間。
另外，初始扭轉(zhuǎn)角應(yīng)最好設(shè)置在90度和115度之間的范圍內(nèi)，以便同時(shí)得到一個(gè)滿意的對(duì)比度系數(shù)和一個(gè)白色顯示的透射率。
相位膜的光程差(Δn·d)1+(Δn·d)2應(yīng)最好設(shè)置在從0.4·(Δn·d)到0.6·(Δn·d)的范圍內(nèi)以呈現(xiàn)出圖27至29所顯示的特性。將它們?cè)O(shè)置成接近關(guān)系(Δn·d)1+(Δn·d)2＝0.52·(Δn·d)會(huì)令特性最優(yōu)。
如實(shí)施例10到12所示，通過(guò)(Δn·d)2＞(Δn·d)1或滯后軸角|γ2|＞|γ1|這樣的設(shè)置，可以獲得更好的最佳值。尤其是，當(dāng)|γ1|＝|γ2|時(shí)需要將光程差設(shè)置成接近于(Δn·d)2＝1.5·(Δn·d)1。因此優(yōu)選設(shè)置值是(Δn·d)1＜(Δn·d)2＜2·(Δn·d)1或者|γ1|＜|γ2|＜2·|γ1|。
一個(gè)剖面結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)相位膜FILM1，F(xiàn)ILM2只安裝于上側(cè)，如圖35所示。其他結(jié)構(gòu)也能夠帶來(lái)與這些實(shí)施例特性相似的特性，它們也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
實(shí)施例14到實(shí)施例16實(shí)施例14到16是一個(gè)具有同軸相位膜的常閉結(jié)構(gòu)，除了下述各點(diǎn)之外，與實(shí)施例9到13相似。
實(shí)施例14到16的剖面結(jié)構(gòu)如圖31所示，與實(shí)施例9到13相似。
在實(shí)施例9到13中，同軸相位膜FILM1，F(xiàn)ILM2安裝在襯底SUB1，SUB2的外面，以便可以將襯底固定在其間。
與實(shí)施例9不同，實(shí)施例14具有一種結(jié)構(gòu)能使同軸相位膜光程差的總和(Δn·d)1+(Δn·d)2與驅(qū)動(dòng)元件的光程差(Δn·d)相一致。
實(shí)施例15具有一種結(jié)構(gòu)，其中，在實(shí)施例14的光程差條件下，驅(qū)動(dòng)液晶元件液晶材料的介電各向異性量Δn增大了。
實(shí)施例16是一個(gè)實(shí)例，其中只是將實(shí)施例15中的初始扭轉(zhuǎn)角θ改變了。
《(同軸相位膜》實(shí)施例14到16中所使用的同軸相位膜的滯后軸線γ1，γ2和光程差(Δn·d)1，(Δn·d)2如表4所示。γ1代表下相位膜FILM1的滯后軸線LDR1和電場(chǎng)方向EDR之間的角度，γ2代表上相位膜FILM2的滯后軸線LDR2與電場(chǎng)方向EDR之間的角度，(Δn·d)1代表下相位膜的光程差，(Δn·d)2代表上相位膜的光程差。圖32給出了它們的角度關(guān)系。
《液晶層》用于實(shí)施例14到16中的驅(qū)動(dòng)元件的液晶層的光程差Δn·d、初始扭轉(zhuǎn)角θ、初始取向角β1、β2如表4所示。圖32給出了它們的角度關(guān)系。
《偏振器》實(shí)施例14到16中所使用的偏振器的偏振軸如表4所示。圖32給出了它們的角度關(guān)系。
《實(shí)施例14到實(shí)施例16的特性》驅(qū)動(dòng)液晶的原理如圖25中所示，與實(shí)施例9到實(shí)施例13中所用的相似。與實(shí)施例9到13不同的是，實(shí)施例14到16可使同軸相位膜光程差的總和(Δn·d)1+(Δn·d)2與驅(qū)動(dòng)液晶元件的光程差(Δn·d)相一致從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)透射率隨著液晶的施加電壓而增大的常閉特性。
圖34所示的是實(shí)施例14到16的驅(qū)動(dòng)電壓V1c和透射率T之間的關(guān)系。
實(shí)施例14到16能夠?qū)崿F(xiàn)在沒(méi)有施加電壓時(shí)黑色顯示(低透射率狀態(tài))。
當(dāng)沒(méi)有施加電壓時(shí)，液晶分子取向呈理想的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，可通過(guò)同軸相位膜很容易地進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償。因此可以獲得一個(gè)理想的黑色水平，即透射率無(wú)限地接近于零。因此拓寬制造過(guò)程中的可變范圍，尤其是拓寬襯底間間隙的變動(dòng)是有可能的，以能夠穩(wěn)定地制做高對(duì)比度的產(chǎn)品。
實(shí)施例15和16能夠在驅(qū)動(dòng)電壓為7V時(shí)具有100或更高一些的對(duì)比度系數(shù)以及4.5％的最大透射率(白色顯示期間面板的完全透射率)。實(shí)施例14和15的響應(yīng)速度特性可與實(shí)施例1的響應(yīng)速度特性相比。
至于驅(qū)動(dòng)元件的光程差、對(duì)比度系數(shù)和最大透射率之間的關(guān)系，實(shí)施例14和實(shí)施例15之間的比較表明，實(shí)施例15中的最大透射率比實(shí)施例14中的有所提高。因此，需要將最佳光程差設(shè)置為高于750nm，與實(shí)施例9至13中所設(shè)置的一樣。
偏振器的布置φ＝|φ1-φ2|最好接近于90度。
而且，在實(shí)施例16中，將初始扭轉(zhuǎn)角增大到大于90度，有可能改變透射率開(kāi)始增大時(shí)的液晶的施加電壓，即一個(gè)閾值電壓。因此，用于顯示的、范圍從閾值電壓到能產(chǎn)生最大透射率的電壓的電壓幅值降低了。這同時(shí)降低了視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出范圍。換句話說(shuō)，視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，尤其是用于其中的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，電路尺寸能夠被降低。
響應(yīng)速度稍微降低了一些。實(shí)施例16的上升時(shí)間是12ms，下降時(shí)間是20ms，響應(yīng)時(shí)間是32ms。這表明可改變能夠帶來(lái)最大的透射率的驅(qū)動(dòng)電壓的初始扭轉(zhuǎn)角，最好被設(shè)置在從70度和160度之間的范圍內(nèi)。
一個(gè)剖面結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)相位膜FILM1，F(xiàn)ILM2只安裝于上側(cè)，如圖35所示。其他結(jié)構(gòu)也能夠帶來(lái)與這些實(shí)施例特性相似的特性，它們也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
實(shí)施例17到實(shí)施例20實(shí)施例17到實(shí)施例20是采用了具有負(fù)介電各向異量(Δε＜0)的液晶材料的結(jié)構(gòu)實(shí)例。除了下述各點(diǎn)以外，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上都與實(shí)施例1相似。
實(shí)施例17具有的一種結(jié)構(gòu)，只是在實(shí)施例1結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)中使用了具有負(fù)介電各向異性(Δε＜0)的液晶材料。
實(shí)施例18的結(jié)構(gòu)，只是實(shí)施例17的結(jié)構(gòu)加上被優(yōu)化的偏振器偏振軸。
實(shí)施例19具有的一種結(jié)構(gòu)，只是在實(shí)施例18的結(jié)構(gòu)加上具有被優(yōu)化的初始扭轉(zhuǎn)角。
實(shí)施例20的結(jié)構(gòu)，只是實(shí)施例19的結(jié)構(gòu)再加上被優(yōu)化的偏振器的光程差Δn·d和偏振軸。
《驅(qū)動(dòng)液晶元件》用于實(shí)施例17到20中的初始扭轉(zhuǎn)角θ，初始取向角β1、β2，液晶層的厚度，以及液晶材料的系數(shù)Δn，如表5所示。
《偏振器》實(shí)施例17到20中所使用的偏振器的偏振軸布置如表5所示。
《實(shí)施例17到實(shí)施例20的特性》液晶驅(qū)動(dòng)的原理如圖36中所示。
在具有一個(gè)負(fù)介電各向異性量的液晶中，液晶分子的主軸重新取向于與電場(chǎng)施加方向相正交的方向。因此，在沒(méi)有施加電壓時(shí)，分子假設(shè)處于一個(gè)自襯底SUB2向襯底SUB1逆時(shí)針微弱扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)，如圖36(a)中所示。當(dāng)施加電壓時(shí)，液晶層中心部分的分子變?yōu)閺?qiáng)烈的順時(shí)針扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，而上下層中界面附近的分子逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)。
通過(guò)使偏振器在沒(méi)有施加電壓時(shí)形成的弱扭轉(zhuǎn)狀態(tài)中位置最佳，可以獲得一個(gè)所需要的黑色水平(低透射率狀態(tài))，于是，顯示面板具有透射率隨著液晶的施加電壓而增大的常閉特性。
圖37所示的是實(shí)施例17到20的驅(qū)動(dòng)電壓V1c和透射率T之間的關(guān)系。
實(shí)施例17到20中，在沒(méi)有施加電壓時(shí)，能黑色顯示(低透射率狀態(tài))。當(dāng)沒(méi)有施加電壓時(shí)，液晶分子取向呈理想的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，可通過(guò)偏振軸的設(shè)置很容易地實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。因此可以獲得一個(gè)理想的黑色水平，即透射率無(wú)限地接近于零。從而拓寬制造過(guò)程中的可變范圍，尤其是襯底間間隙的變動(dòng)是有可能的，以能夠穩(wěn)定地制做高對(duì)比度的產(chǎn)品。
實(shí)施例20能夠在驅(qū)動(dòng)電壓為8V時(shí)具有100或更高一些的對(duì)比度系數(shù)以及4.3％的最大透射率(白色顯示期間面板的完全透射率)。實(shí)施例19到20的響應(yīng)速度稍微低于實(shí)施例1的響應(yīng)速度，即上升時(shí)間是20ms，下降時(shí)間是16ms，響應(yīng)時(shí)間是36ms。
至于驅(qū)動(dòng)元件的光程差、對(duì)比度系數(shù)和最大透射率之間的關(guān)系，實(shí)施例19和實(shí)施例20之間的比較表明，實(shí)施例20中的最大透射率比實(shí)施例19中的有所提高。因此，需要將最佳光程差設(shè)置為高于750nm，與實(shí)施例2至5中所設(shè)置的一樣。
偏振器的布置φ＝|φ1-φ2|最好接近于90度。
在實(shí)施例17和18中，響應(yīng)速度稍微降低了一些。也就是上升時(shí)間是40ms，下降時(shí)間是20ms，響應(yīng)時(shí)間是60ms。另外增大初始扭轉(zhuǎn)角可能使響應(yīng)速度有一個(gè)重大的提高，尤其是在前沿。也就是，初始扭轉(zhuǎn)角越大，響應(yīng)速度就越快。
實(shí)施例18和19的比較表明，當(dāng)初始扭轉(zhuǎn)角增大時(shí)，偏振器的布置優(yōu)化之后的最終對(duì)比度系數(shù)降低了。
因此，響應(yīng)速度和對(duì)比度系數(shù)之間是一個(gè)折衷選擇的關(guān)系。要在這些特性之間獲得一個(gè)好的平衡，初始扭轉(zhuǎn)角最好是設(shè)置在20度和50度之間的范圍內(nèi)。
至于偏振器的布置，實(shí)施例17和18的比較表明，將偏振器自90度起優(yōu)化布置，可以提高對(duì)比度系數(shù)和最大透射率。
在實(shí)施例17到20中，通過(guò)利用光學(xué)補(bǔ)償液晶層和相位膜，如在實(shí)施例2到16中一樣，也有可能增強(qiáng)對(duì)比度系數(shù)，降低施加的電壓或者產(chǎn)生一個(gè)常開(kāi)特性。用來(lái)達(dá)到這些目的的方法也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
實(shí)施例21實(shí)施例21的結(jié)構(gòu)除了下述各點(diǎn)以外均與實(shí)施例1相似。
《取向膜》下襯底的摩擦方向RDR1和電場(chǎng)的方向EDR之間的初始取向角β1被設(shè)置在-50度，上襯底的摩擦方向RDR2和電場(chǎng)的方向EDR之間的初始取向角β2被設(shè)置在40度，因此上下襯底之間呈90度。
當(dāng)在下襯底上形成液晶驅(qū)動(dòng)電極(象素電極PX和配對(duì)電極CT)時(shí)，平行于襯底表面的電場(chǎng)(橫向電場(chǎng))在下襯底附近較強(qiáng)，并且朝著上襯底的方向漸漸變?nèi)?。因此下襯底附近的液晶分子比上襯底附近的液晶分子更易于旋轉(zhuǎn)。實(shí)施例21中將液晶層中的大部分液晶分子重新取向于電場(chǎng)方向EDR所需要的電壓低于實(shí)施例1中所需要的電壓。實(shí)施例1需要大約12V的電壓實(shí)現(xiàn)黑色顯示，而實(shí)施例21只需要10V電壓即能實(shí)現(xiàn)與實(shí)施例1相同的黑色水平。
另外在這個(gè)實(shí)施例中，β1和β2被設(shè)置在-50度和40度，也可相應(yīng)地設(shè)置在50度和-40度以產(chǎn)生同樣的效果。實(shí)施例21的一個(gè)重要的配置在于，當(dāng)液晶驅(qū)動(dòng)電極只裝配在下襯底上時(shí)，需要滿足條件|β1|＞|β2|；當(dāng)液晶驅(qū)動(dòng)電極只裝配在上襯底上時(shí)，需要滿足條件|β1|＜|β2|。
實(shí)施例21的配置不僅可應(yīng)用到實(shí)施例1也可應(yīng)用到實(shí)施例2到20，這些結(jié)構(gòu)也都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)由上所述，本發(fā)明提供了一種有源矩陣型液晶顯示裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)象CRT一樣寬的視角和一個(gè)足夠快的能夠顯示一個(gè)動(dòng)態(tài)圖象的響應(yīng)速度。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是一個(gè)主要部分平面圖，給出了本發(fā)明有源矩陣型彩色液晶顯示裝置的液晶顯示部分中的一個(gè)象素及其周?chē)膮^(qū)域。
圖2是圖1沿3-3線的象素的剖面圖。
圖3是圖1沿4-4線的薄膜晶體管TFT的剖面圖。
圖4是圖1沿5-5線的存儲(chǔ)電容器Cstg的剖面圖。
圖5是一個(gè)平面圖，給出了顯示面板中矩陣周?chē)鈬糠值慕Y(jié)構(gòu)。
圖6是一個(gè)剖面圖，給出了左側(cè)的掃描信號(hào)端子和右側(cè)沒(méi)有外部連接端子的面板邊緣部分。
圖7是一個(gè)平面圖和一個(gè)剖面圖，給出了柵極端GTM和柵極引線GL的連接部分。
圖8是一個(gè)平面圖和一個(gè)剖面圖，給出了漏極端和視頻信號(hào)線DL的連接部分。
圖9是一個(gè)平面圖和一個(gè)剖面圖，給出了公共電極端CTM、公共總線CB和公共電壓線CL的連接部分。
圖10是一個(gè)電路圖，示出了本發(fā)明有源矩陣型彩色液晶顯示裝置中的矩陣區(qū)域及其外圍部分。
圖11是一個(gè)波形圖，示出了本發(fā)明有源矩陣型彩色液晶顯示裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
圖12是一個(gè)俯視圖，示出的是配備有外圍驅(qū)動(dòng)電路的液晶顯示面板。
圖13是具有柔性印刷電路板的帶式封裝芯片TCP的剖面圖，柔性印刷電路板上安裝有形成驅(qū)動(dòng)電路的IC芯片CHI。
圖14是一個(gè)主要部分的剖面圖，示出的是帶式封裝芯片TCP被連接到液晶顯示面板PNL的掃描信號(hào)端子GTM上。
圖15是液晶顯示模件的一個(gè)分解透視圖。
圖16是一個(gè)示意圖，給出了施加的電場(chǎng)方向、摩擦方向、初始取向角和偏振器的偏振軸之間的關(guān)系。
圖17是一個(gè)示意圖，示出的是，從一個(gè)與襯底表面垂直正交的方向上所看到的實(shí)施例1的液晶的活動(dòng)狀態(tài)。
圖18是一個(gè)示意圖，示出的是，從一個(gè)截面方向上所看到的實(shí)施例1的液晶的活動(dòng)狀態(tài)。
圖19給出了實(shí)施例1中液晶的施加電壓和透射率之間的關(guān)系圖。
圖20給出了實(shí)施例1中液晶的施加電壓和上升時(shí)間之間的關(guān)系圖。
圖21給出了實(shí)施例1中液晶的施加電壓和下降時(shí)間之間的關(guān)系圖。
圖22給出了實(shí)施例1中液晶的施加電壓和整個(gè)響應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系圖。
圖23是實(shí)施例2到8中沿圖1的3-3線的象素的剖面圖。
圖24是一個(gè)示意圖，示出了實(shí)施例2到8中施加的電場(chǎng)方向、驅(qū)動(dòng)液晶元件和光學(xué)補(bǔ)償液晶元件的摩擦方向、初始取向角以及偏振器偏振軸之間的關(guān)系。
圖25是一個(gè)示意圖，示出的是，從一個(gè)剖面方向上所看到的實(shí)施例2到5中的液晶的活動(dòng)狀態(tài)。
圖26給出了實(shí)施例2-5中液晶的施加電壓和透射率之間的關(guān)系圖。
圖27給出了實(shí)施例2-5中液晶元件的光程差、對(duì)比度系數(shù)和白色顯示時(shí)的透射率之間的關(guān)系圖。
圖28給出了實(shí)施例2-5中偏振器偏振軸的布置與對(duì)比度系數(shù)之間的關(guān)系圖。
圖29給出了實(shí)施例2-5中液晶元件的初始扭轉(zhuǎn)角、對(duì)比度系數(shù)和白色顯示時(shí)的透射率之間的關(guān)系圖。
圖30給出了實(shí)施例6-8中液晶的施加電壓和透射率之間的關(guān)系圖。
圖31是實(shí)施例9到13中沿圖1中3-3線的象素的剖面圖。
圖32是一個(gè)示意圖，示出了實(shí)施例9到13中施加電場(chǎng)的方向、液晶元件的摩擦方向、初始取向角、偏振器的偏振軸以及移相器的滯后軸線之間的關(guān)系。
圖33給出了實(shí)施例9-13中液晶的施加電場(chǎng)方向和透射率之間的關(guān)系圖。
圖34給出了實(shí)施例14-16中液晶的施加電場(chǎng)方向和透射率之間的關(guān)系圖。
圖35是兩個(gè)相移片都放在上部的結(jié)構(gòu)中沿圖1中3-3線的象素的剖面圖。
圖36是一個(gè)示意圖，示出的是，從一個(gè)剖面方向上所看到的實(shí)施例17到20中的液晶的活動(dòng)狀態(tài)。
圖37給出了實(shí)施例17-20中施加電場(chǎng)方向和透射率之間的關(guān)系圖。
參考符號(hào)的說(shuō)明SUB...透明玻璃襯底，GL...掃描信號(hào)線，DL...視頻信號(hào)線，CL...配對(duì)電壓線，PX...象素電極，CT...配對(duì)電極，GI...絕緣膜，GT...柵極，AS...i-型半導(dǎo)體外殼，SD...源極或漏極，PSV...鈍化層，BM...光線屏敝膜，LC...液晶，TFT...薄膜晶體管，g，d...導(dǎo)電膜，Cstg...存儲(chǔ)電容器，AOF...陽(yáng)極氧化膜，AO...陽(yáng)極氧化掩膜，GTM...柵極端子，DTM...漏極端子，CB...公共總線，DTM...公共電極端子，SHD...屏敝殼體，PNL...液晶顯示面板，SPB...光線擴(kuò)散器，LCB...光線傳導(dǎo)器，BL...背照明熒光管，LCA...背照明箱，RM...反射器，β1...取向膜ORI1一側(cè)上驅(qū)動(dòng)元件的初始取向方向和橫向電場(chǎng)的共面方向EDR之間的初始取向角度，β2...取向膜ORI2一側(cè)上驅(qū)動(dòng)元件的初始取向方向和橫向電場(chǎng)的共面方向EDR之間的初始取向角度，β3...取向膜ORI3一側(cè)上光學(xué)補(bǔ)償元件的初始取向方向和橫向電場(chǎng)的共面方向EDR之間的初始取向角度，β4...取向膜ORI4一側(cè)上光學(xué)補(bǔ)償元件的初始取向方向和橫向電場(chǎng)的共面方向EDR之間的初始取向角度，γ1...光學(xué)補(bǔ)償相位膜FILM1的滯后軸線和橫向電場(chǎng)的共面方向EDR之間的角度，γ2...光學(xué)補(bǔ)償相位膜FILM2的滯后軸線和橫向電場(chǎng)的共面方向EDR之間的角度，RDR...取向膜的摩擦方向(注腳被省略)。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置包括一對(duì)相對(duì)安裝的絕緣襯底；一對(duì)形成于絕緣襯底上的取向膜；一種夾持于該對(duì)取向膜之間的液晶組分；施加幾乎平行于襯底表面的橫向電場(chǎng)的象素電極和配對(duì)電極；以及一對(duì)偏振器，在其間夾持有該對(duì)襯底；其中，在該橫向電場(chǎng)的共面方向與一個(gè)取向膜一側(cè)上的初始取向方向之間的初始取向角β1，和在該橫向電場(chǎng)的共面方向與另一個(gè)取向膜一側(cè)上的初始取向方向之間的初始取向角β2的關(guān)系式為β1≈-β2；其中，在該橫向電場(chǎng)的共面方向與所述偏振器中的一個(gè)的偏振軸之間的夾角幾乎為零。
2.一種液晶顯示裝置包括一對(duì)相對(duì)安裝的絕緣襯底；一對(duì)形成于絕緣襯底上的取向膜；一種夾持于該對(duì)取向膜之間的液晶組分；施加幾乎平行于襯底表面的橫向電場(chǎng)的象素電極和配對(duì)電極；以及一對(duì)偏振器，在其間夾持有該對(duì)襯底；其中，該液晶組分具有正介電各向異性量；其中，在該橫向電場(chǎng)的共面方向與一個(gè)取向膜一側(cè)上的初始取向方向之間的初始取向角β1，和在該橫向電場(chǎng)的共面方向與另一個(gè)取向膜一側(cè)上的初始取向方向之間的初始取向角β2具有相反的符號(hào)，并且它們的關(guān)系式為|β1+β2|≤20度；其中，在該橫向電場(chǎng)的共面方向與所述偏振器中的一個(gè)的偏振軸之間的夾角幾乎為零。
3.一種按照權(quán)利要求2的液晶顯示裝置，其中35度≤|β1|＜90度，并且35度≤|β2|＜90度。
4.一種按照權(quán)利要求1、2或3的液晶顯示裝置，其中光學(xué)補(bǔ)償液晶元件排列在所述那對(duì)相對(duì)襯底的上側(cè)或下側(cè)。
5.一種按照權(quán)利要求4的液晶顯示裝置，其中在這些光學(xué)補(bǔ)償液晶元件中，在該橫向電場(chǎng)的共面方向與一個(gè)取向膜一側(cè)上的初始取向方向之間的初始取向角β3，和在該橫向電場(chǎng)的共面方向與另一個(gè)取向膜一側(cè)上的初始取向方向之間的初始取向角β4，相對(duì)于β1和β2的關(guān)系式為|β3-β4|≈|β1-β2|，并且角β3幾乎與角β2正交。
6.一種按照權(quán)利要求5的液晶顯示裝置，其中光學(xué)補(bǔ)償液晶元件中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)’，和驅(qū)動(dòng)液晶元件中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)之間的關(guān)系式為0.4·(Δn·d)≤(Δn·d)’≤0.6·(Δn·d)。
7.一種按照權(quán)利要求6的液晶顯示裝置，其中在所述偏振器之一的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ1，和在另一個(gè)偏振器的偏振軸與該共面電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ2之間的關(guān)系式為90度≤|φ1-φ2|≤120度。
8.一種按照權(quán)利要求6的液晶顯示裝置，其中角β1和角β2之間的關(guān)系式為90度≤|β1-β2|≤115度。
9.一種按照權(quán)利要求6的液晶顯示裝置，其中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)為(Δn·d)≥750nm。
10.一種按照權(quán)利要求5的液晶顯示裝置，其中光學(xué)補(bǔ)償液晶元件中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)’，和驅(qū)動(dòng)液晶元件中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)之間的關(guān)系式為(Δn·d)＝(Δn·d)’。
11.一種按照權(quán)利要求10的液晶顯示裝置，其中在所述偏振器之一的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ1，和在另一個(gè)偏振器的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ2之間的關(guān)系式為|φ1-φ2|＝90度。
12.一種按照權(quán)利要求10的液晶顯示裝置，其中角β1和角β2之間的關(guān)系式為70度≤|β1-β2|≤160度。
13.一種按照權(quán)利要求10的液晶顯示裝置，其中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)為(Δn·d)≥750nm。
14.一種按照權(quán)利要求1、2或3的液晶顯示裝置，其中光學(xué)補(bǔ)償相位膜位于該對(duì)襯底的上側(cè)、下側(cè)或雙側(cè)。
15.一種按照權(quán)利要求14的液晶顯示裝置，其中在所述光學(xué)補(bǔ)償相位膜間夾持有膽甾液晶。
16.一種按照權(quán)利要求14的液晶顯示裝置，其中含兩個(gè)或更多光學(xué)補(bǔ)償相位膜，至少一層膜位于一個(gè)襯底和偏振器之間，以及至少一層膜位于另一個(gè)襯底和偏振器之間。
17.一種按照權(quán)利要求16的液晶顯示裝置，其中在光學(xué)補(bǔ)償相位膜的一個(gè)相位滯后軸與一個(gè)橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角γ1，和在另一個(gè)相位滯后軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角γ2為γ1＝β1/2，和γ2＝β2/2。
18.一種按照權(quán)利要求17的液晶顯示裝置，其中在光學(xué)補(bǔ)償相位膜中的液晶組分的折射率各向異性量與厚度的乘積之和(Δn·d)n，和驅(qū)動(dòng)液晶元件的液晶組分的折射率各向異性量與厚度的乘積(Δn·d)的關(guān)系式為0.4·(Δn·d)≤Σi=1n(Δ·d)n≤0.6·(Δn·d)]]>。
19.一種按照權(quán)利要求18的液晶顯示裝置，其中在所述偏振器之一的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ1，和在另一個(gè)偏振器的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ2的關(guān)系式為90度≤|φ1-φ2|≤120度。
20.一種按照權(quán)利要求18的液晶顯示裝置，其中角β1和角β2的關(guān)系式為90度≤|β1-β2|≤115度。
21.一種按照權(quán)利要求18的液晶顯示裝置，其中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)為(Δn·d)≥750nm。
22.一種按照權(quán)利要求17的液晶顯示裝置，其中在光學(xué)補(bǔ)償相位膜中的液晶組分的折射率各向異性量與厚度的乘積之和(Δn·d)n，和驅(qū)動(dòng)液晶元件的液晶組分的折射率各向異性量與厚度的乘積(Δn·d)的關(guān)系式為Σi=1n(Δ·d)n=(Δn·d)]]>
23.一種按照權(quán)利要求22的液晶顯示裝置，其中在所述偏振器之一的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ1，和在另一個(gè)偏振器的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ2的關(guān)系式為|φ1-φ2|＝90度。
24.一種按照權(quán)利要求22的液晶顯示裝置，其中角β1和角β2的關(guān)系式為70度≤|β1-β2|≤160度。
25.一種按照權(quán)利要求22的液晶顯示裝置，其中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)為(Δn·d)≥750nm。
26.一種按照權(quán)利要求14的液晶顯示裝置，其中設(shè)有兩個(gè)或更多光學(xué)補(bǔ)償相位膜，至少有兩層膜位于其中一個(gè)襯底和該偏振器之間。
27.一種液晶顯示裝置包括一對(duì)相對(duì)安裝的絕緣襯底；一對(duì)形成于絕緣襯底上的取向膜；一種夾持于該對(duì)取向膜之間的液晶組分；施加幾乎平行于襯底表面的橫向電場(chǎng)的象素電極和配對(duì)電極；以及一對(duì)偏振器，在其間夾持有該對(duì)襯底；其中，該液晶組分具有負(fù)介電各向異性量；其中，在該橫向電場(chǎng)的共面方向與一個(gè)取向膜一側(cè)上的初始取向方向之間的初始取向角β1，和在該橫向電場(chǎng)的共面方向與另一個(gè)取向膜一側(cè)上的初始取向方向之間的初始取向角β2具有相反的符號(hào)，它們的關(guān)系式為0度≤|β1|≤55度，和0度≤|β2|≤55度；其中，在該橫向電場(chǎng)的共面方向與所述偏振器中的一個(gè)的偏振軸之間的夾角幾乎為零。
28.一種按照權(quán)利要求27的液晶顯示裝置，其中在所述偏振器之一的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ1，和在另一個(gè)偏振器的偏振軸與該橫向電場(chǎng)的共面方向之間的夾角φ2之間的關(guān)系式為90度≤|φ1-φ2|≤120度。
29.一種按照權(quán)利要求27的液晶顯示裝置，其中角β1和角β2的關(guān)系式為20度≤|β1-β2|≤50度。
30.一種按照權(quán)利要求27的液晶顯示裝置，其中液晶組分的折射率各向異性量與液晶層的厚度的乘積(Δn·d)為(Δn·d)≥750nm。
31.一種按照權(quán)利要求27的液晶顯示裝置，還包括一對(duì)對(duì)置絕緣襯底、一對(duì)用來(lái)對(duì)液晶組分取向的形成于該對(duì)襯底上的取向膜、和在該對(duì)取向膜之間夾持有液晶組分的光學(xué)補(bǔ)償液晶元件。
32.一種按照權(quán)利要求27的液晶顯示裝置，還包括光學(xué)補(bǔ)償相位膜。
全文摘要
有源矩陣型液晶顯示裝置,其圖象顯示可由與襯底表面平行的電場(chǎng)控制,能實(shí)現(xiàn)可與CRT的視角相比較的寬視角和足夠快的顯示動(dòng)態(tài)圖象的響應(yīng)速度。該裝置包括一對(duì)面對(duì)的絕緣襯底;一對(duì)在襯底上的取向膜;夾在取向膜間的液晶組分;提供幾乎與襯底表面平行的橫向電場(chǎng)的象素電極和配對(duì)電極,其中,一取向膜側(cè)初始取向和另一取向膜側(cè)的初始取向相對(duì)于橫向電場(chǎng)方向呈線性對(duì)稱。橫向電場(chǎng)型液晶顯示裝置具有允許顯示動(dòng)態(tài)圖象的很快響應(yīng)速度。
文檔編號(hào)C09K19/02GK1177746SQ9711930
公開(kāi)日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1997年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月2日
發(fā)明者太田益幸, 近藤克己 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所