專利名稱：寬視角液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有寬視角的液晶顯示裝置，特別是涉及一種通過在共同極和象素極上形成一定的圖型(pattern)來實現增大視角方式的液晶顯示裝置。
背景技術：
通常，液晶顯示裝置的結構是，在兩個基板之間注入一液晶層，并通過調節施加于其上的電場強度來調節光的透過量。
其中，垂直向列(vertically aligned；VA)方式的液晶顯示裝置，因其在沒有施加電場的狀況下，液晶分子相對基板為垂直排列，所以在使用垂直偏光板時，在沒有施加電場的情況下其完全遮斷光線。即，在通常黑色模式(normally black mode)時，off狀態的灰度非常低，因此與過去的扭曲向列液晶顯示裝置相比，其可獲得更高的對比比率。但是在施加有電場的情況下，因液晶分子傾斜的方向不規則，因此會存在上部或下部偏光板的偏光方向與液晶分子的長軸方向不一致的部分，而在該部中，液晶分子不能發揮旋轉光線的偏光方向的作用，所以光線被偏光板完全遮斷。該部分在畫面上顯示出黑色，因此會降低圖像的質量，這種部分稱為組織(texture)。
為了解決這種問題，提出了多種把電極圖型形成(patterning)的方法。但是過去的把電極圖型形成的方法仍然存在著響應速度慢等問題。
那么，參照附圖對根據過去技術的液晶顯示裝置的電極圖型做說明，并且查看一下其存在的問題。
圖1表示根據過去技術的液晶顯示裝置中，在上下電極形成的開口圖型相互重疊狀態的平面圖。
中間被折形狀的共同極的開口圖型1與象素極的開口圖型2相面對的形態設置，在共同極與象素極之間注入有液晶物質，且相對各電極的面為垂直排列。
此時，若在共同極與象素極之間施加電場，則液晶分子3受到電力而與電極面相互平行地排列。這種液晶分子3對電場的反應速度稱為響應速度，若開口圖型如圖1A形式形成，則其響應速度非常慢。其理由在于由于開口圖型1，2而形成邊緣場(fringe field)，液晶分子受到邊緣場的電力而相對開口圖型1，2先以垂直形式排列(A狀態)，然后再根據向列相的(nematic)液晶分子具有的本性，即欲整齊排列的性質而進行相互整齊排列(B狀態)的第二階段動作。
液晶分子的響應速度慢的問題成為顯示動畫像時誘發殘像的主要原因。因此，為了提高動畫像的顯示質量，需要高的液晶分子的響應速度。
發明內容
本發明的目的是提高寬視角液晶顯示裝置的響應速度。
本發明的另一目的是提高寬視角液晶顯示裝置的圖象顯示質量。
為了實現上述目的，本發明在遵守上下板開口部設計的同時盡可能地使其整齊排列。
具體地說，一種液晶顯示裝置，其包括有形成于第一基板上且具有第一開口圖型的象素極；形成于與第一基板相向的絕緣第二基板的下面且具有第二開口圖型的共同極以及注入于第一基板與第二基板之間的液晶物質。其中，第一開口圖型與第二開口圖型的中央部以直線形形成，且相互平行，第一開口圖型與第二開口圖型相互交替配置。
此時，第一開口圖型包括一在象素極上部領域中以第一方向形成的第一開口部以及一在象素極的下部領域中以與第一方向形成直角的第二方向形成的第二開口部，第二開口圖型包括一在象素極上部領域相對應的位置上，以第一方向形成的第一主干開口部以及一在象素極的下部領域相對應的位置上，以第二方向形成的第二主干開口部。
第一方向相對象素極的邊，可以是斜線方向，第二開口圖型包括一與象素極的上下邊相互重疊的第一支叉開口部以及一與象素極的左右邊相互重疊的第二支叉開口部，第一開口圖型包括一位于象素極的上下中央部，且與象素極的上下邊并排的第三開口部，第一開口圖型和第二開口圖型把上述象素極分割成多個閉合的多邊形。在此，第二支叉開口部的寬度可以比主干開口部的寬度寬。
第一方向可與象素極邊中的一個并排，第一及第二主干開口部的兩端，越向端部其寬度逐漸增加的形式形成，可使第二主干開口部中的一個與象素極的一邊相重疊。另外，第一開口部的端部越向端部其寬度逐漸變窄的形式形成。
在第一基板的下部及第二基板的上部，分別設置有第一偏光板和第二偏光板，可使第一及第二偏光板的偏光方向與第一及第二方向分別形成45°，象素極在第一及第二開口部的終點相鄰的邊上形成一突出部。
或者，一種液晶顯示裝置，其包括形成于第一基板上且具有第一開口圖型的象素極；形成于與第一基板相向的絕緣第二基板的下面且具有第二開口圖型的共同極以及注入于第一基板與第二基板之間的液晶物質。其中，第一開口圖型與第二開口圖型相重疊，把象素極分割成多個小領域，使小領域成為最長的兩個邊相互平行的多邊形。
此時，小領域分類成最長邊為第一方向的第一小領域和最長邊為第二方向的第二小領域，使第一方向與第二方向之間形成90°為好。第一方向可與象素極的邊形成斜線方向或與象素極的上下邊或左右邊中的一個相平行。
一種液晶顯示裝置，其包括形成于絕緣第一基板上的具有第一開口圖型的象素極、形成于與第一基板相向的絕緣第二基板上的具有第二開口圖型的共同極以及注入于第一基板與第二基板之間的液晶物質。其中，當象素極與共同極之間施加有電壓時，由于第一及第二開口圖型而形成的邊緣場，使液晶物質的液晶分子取向與由于液晶分子之間的力而形成的取向方向相一致。
此時，由于邊緣場的液晶分子的取向方向被分成4個方向為好。
在上述中，第一及第二開口圖型的寬度在10μm至16μm之間為比較好。
圖1是表示根據過去技術的液晶顯示裝置中，形成于上下電極上的開口圖型相互重疊狀態的平面圖；圖2是表示根據本發明實施例的液晶顯示裝置概念略圖的斷面圖；圖3A及圖3B是分別表示根據本發明第一及第二實施例的液晶顯示裝置中，形成于上下電極上的開口圖型相互重疊狀態的平面圖；圖4A，5A，6A，7A，8A，9A，10A是分別表示根據本發明第三至第九實施例的液晶顯示裝置的象素極的圖型平面圖；圖4B，5B，6B，7B，8B，9B，10B是分別表示形成于根據本發明第三至第九實施例的液晶顯示裝置的共同極上的開口圖型的平面圖；圖4C，5C，6C，7C，8C，9C，10C是分別表示根據本發明第三至第九實施例的液晶顯示裝置的上下基板整齊排列的狀態下，象素極的圖型與共同極的開口圖型相重疊狀態的平面圖；圖11是表示為了根據圖型的寬度及間隔而測定響應速度和灰度而制作的面板開口部圖型的多種形態；圖12A是表示根據不同圖型而表現出的透過率圖；圖12B是表示以B圖型為基準的各圖型透過率比例的圖；圖13是表示根據灰度的響應時間按照各不同圖型的圖；圖14是只對根據B，C，D圖型灰度的響應時間作了擴大顯示的圖；圖15是表示B，C，D圖型的白色灰度中的顯微鏡圖片；圖16是測試單元中按不同施加電壓時C，D圖型的顯微鏡圖片；圖17A是表示開口部圖型的寬度窄時的邊緣場大小的圖；圖17B是表示開口部圖型的寬度寬時的邊緣場大小的圖；圖18是表示根據開口部圖型的寬度及施加的電壓，在開口部中液晶分子的排列狀態的圖；圖19及圖20是分別表示圖11中的B圖型和J圖型中發生組織的部分和為了防止發生組織而變更的開口部圖型的圖；圖21是表示為了防止圖11中的B，I，J圖型中發生組織而變更的開口部圖型的圖；表1表示圖11中9個圖型的開口部圖型的寬度及間隔；表2表示把圖11中9個圖型用于實際面板而獲得的實驗結果，是表示響應時間及發生白殘像程度。
具體實施例方式
下面，首先對根據本發明實施例的液晶顯示裝置的結構參照附圖做說明。
圖2是表示根據本發明實施例的液晶顯示裝置結構的斷面圖。
液晶顯示裝置是由一下部基板10、與該下部基板相面對的上部基板20及注入于下部基板10與上部基板20間，且與基板10，20垂直取向的液晶物質30構成。
在由玻璃等透明絕緣物質構成的下部基板10上，形成有由ITO(indiumtin oxide)或IZO(indium zinc oxide)等透明導電物質構成且具有開口圖型(末圖示)的象素極12，各象素極12與開關元件11連接，從而接收圖像信號電壓。此時，開關元件11一般使用薄膜晶體管，薄膜晶體管分別與傳輸掃描信號的柵線(末圖示)及傳輸圖像信號的數據線(末圖示)連接，從而根據掃描信號對象素極12實施打開/關閉(on/off)。另外，在下部基板10的下面，附著有下部偏光板14。在此，若為反射型液晶顯示裝置時，象素極12可以是由不透明物質構成，這種情況下，下部偏光板14也成為不必要。
由玻璃等透明絕緣物質構成的上部基板20的下面，形成有防止漏光的黑色基質21、赤綠青的濾色器22及由ITO或IZO等透明導電物質構成且具有開口圖型(末圖示)的共同極23。此時，黑色基質21或濾色器22也可形成于下部基板10上。另外，在上部基板20的上面，附著有上部偏光板24。
下部偏光板14與上部偏光板24的偏光方向，在通常黑色模式(normallyblack mode)中，以垂直相交的形式配置，在通常白色模式(normally whitemode)中，以相互平行的方式配置。下述文中只考慮通常黑色模式。
下面參照附圖對根據本發明實施例的液晶顯示裝置的象素極以及共同極的開口圖型作說明。
圖3A及圖3B分別表示形成于根據本發明第一及第二實施例的液晶顯示裝置上下電極上的開口圖型相互重疊狀態的平面圖。
為了提高響應速度，如圖3A所示，使圖型1，2形成并排的直線，從而使液晶分子3由于邊緣場(fringe field)而排列的形態即為液晶分子相互間并排的形態。這樣可使分子的動作可通過第一階段動作而完成，因此能提高響應速度。
但是，如圖3A一樣形成開口圖型1，2時，在很大的范圍內嚴重地出現織構(或組織，texture)。另外，也可能顯示出白殘像(在亮底色上顯示暗色后再回到亮底色時，瞬間地比周邊底色更亮的現象)。
為了改善這種問題，如圖3B所示，可考慮具有緩慢曲線形的開口圖型1，2。但是在這種情況下，由于液晶分子不能完成全部的第一階段動作，所以再次發生動作速度慢的問題。
對考慮到提高動作速度以及抑制組織不良問題后設計的圖型說明如下。
圖4A，5A，6A，7A，8A，9A，10A是分別表示根據本發明第三至第九實施例的液晶顯示裝置的象素極的圖型平面圖，圖4B，5B，6B，7B，8B，9B，10B是分別表示形成于根據本發明第三至第九實施例的液晶顯示裝置的共同極上的開口圖型的平面圖，圖4C，5C，6C，7C，8C，9C，10C是分別表示根據本發明第三至第九實施例的液晶顯示裝置的上下基板整齊排列的狀態下，象素極的圖型與共同極的開口圖型相重疊狀態的平面圖。
首先對本發明的第三實施例作說明。
如圖4A所示，在正四邊形的象素極12的中間部，從右邊向左邊形成有以細長形態被挖的第一開口部121，第一開口部121的入口兩側因棱角部被切除而以緩慢的角度彎曲。以第一開口部121為中心，把象素極12分為上部和下部時，上部和下部分別形成有第二及第三開口部122，123。第二及第三開口部分別對象素極12的上部及下部以對角線挖進，且相互對稱。第二及第三開口部122，123與第一開口部121相反方向挖進，其為隨著挖進而與第一開口部121相距越遠的形態。
如圖4B所示，在共同極23上形成有包括一以橫向形成的主干部211、一從主干部211分別以斜線方向上下延伸的第一及第二支叉部212，214及一從第一及第二支叉部212，214分別以縱向方向上下延伸的第一及第二支叉端部213，215的第四開口部。另外，在共同極23上形成有包括一與第一支叉部212并排斜線方向形成的中央部221、一從中央部221以橫向方向延伸的橫向端部222及一從中央部221以縱向方向延伸的縱向端部223的第五開口部和相對第四開口部，與第五開口部相對稱的第六開口部。這種配置的第四、第五及第六開口部，在共同極23上反復形成。
如圖4C所示，象素極12的第一至第三開口部121，122，123和共同極23的第四至第六開口部相互重疊而把象素極12分成多個領域。此時，象素極12的開口部121，122，123與共同極23的開口部相互交替地配置。第一至第六開口部除了分割象素極12的中央的第一開口部121、第四開口部的主干部211、與象素極12的邊相重疊的第四開口部的支叉端部213，215、第二及第三開口部的橫向端部222，232及縱向端部223，233以外，在大部分領域相互并排地形成。
此時，上下偏光板14，24的偏光方向分別以橫向方向(0°)和縱向方向(90°)或以縱向方向和橫向方向配置。
這樣，如圖4C所示，由于電場的施加而使再排列的液晶分子中，以偏光板14，24的偏光方向橫躺的數減少，從而減少了組織的發生。另外，由于邊緣場使液晶分子排列的狀態即為液晶分子相互并排的狀態，因此可以以一階段動作來完成液晶分子的移動。所以響應速度非常快。同時，各開口部在象素領域內大致分作兩個方向延伸，該兩個方向相互形成90°。另外，由于上下基板的開口部以相互交替地配置，所以邊緣場的方向在一個象素領域內被分流成4個方向。所以，在所有4個方向上都可獲得寬視角。
下面對本發明的第四實施例作說明。
如圖5A所示，形成包括一從象素極12的右側邊向左上側的斜線方向延伸的第一斜線部121和一與第一斜線部121相連接且以右上側斜線方向延伸的第二斜線部122的第一開口部，象素極12的左側棱角部被切割成緩慢的曲線形狀。此時，第一斜線部與第二斜線部相交的位置是把象素極12分成上部和下部的中央部。
如圖5所示，在共同極23上形成有包括一以縱向方向形成的底部211以及一從底部211的中央向左側橫向方向延伸的橫向支叉部212的第二開口部。此時，第二開口部離上述底部211與橫向支叉部212相交處越遠，其寬度越窄，且底部211與橫向支叉部212相交處的兩棱角部被切割而形成緩慢的曲線形狀。另外，在共同極23上形成有包括一以縱向方向形成的中央部221以及一從中央部221的兩端分別向右上側和右下側延伸的第一及第二斜線支叉部222，223的第三開口部。此時，第三開口相對第二開口部，以上下對稱的形式配置。
如圖5C所示，象素極12的第一開口部與共同極23的第二及第三開口部相互重疊，從而把象素極12分割成多個領域。此時，第一開口部位于第二開口部與第三開口部之間。另外，第一至第三開口部除了把象素極12分成上下兩部分的橫向支叉部212、與象素極12的邊相重疊的底部211以及中央部221以外，相互并排配置。在象素極12的左側棱角和在第二開口部的中心部進行的棱角曲線化，都是為了并排配置各開口部而進行的一種方法。
此時，上下偏光板14，24的偏光方向與第一實施例相同的形式配置。
如此可獲得與第三實施例相同的效果。
下面對本發明的第五實施例作說明。
如圖6A所示，在象素極12上形成有一在上述象素極12的上方1/3處，從右側邊向左側挖進的第一開口部121以及一在下側1/3處，從左側邊向右側挖進的第二開口部122。開口部121，122入口的兩棱角被切割而形成緩慢曲線形狀，象素極12的左上以及右下的棱角也被切割而形成緩慢曲線形狀。
如圖6B所示，在共同極23上形成有包括一向左下側延伸的第一斜線部211、一從第一斜線部211折出而向右下側延伸的第二斜線部212以及一從第二斜線部212折出而向左下側延伸的第三斜線部213的第三開口部。
如圖6C所示，通過第一及第二開口部而被區劃成三個領域的象素極12的各領域，由第三開口部分別分成兩部分。
此時，上下偏光板14，24的偏光方向與第一實施例相同的形式配置。
下面對本發明的第六實施例作說明。
如圖7A所示，由于在象素極12的上方1/3處和下方1/3處分別形成有正四邊形的第一開口部121以及第二開口部122，而把象素極12分成三部分。
如圖7B所示，X形狀的第三至第五開口部210，220，230以一定的間隔向上下方向配置成一列。形成于開口部210，220，230的各中心相交處的棱角，被切割而形成緩慢的曲線狀。
如圖7C所示，通過第一及第二開口部121，122而被等分成三個領域的象素極12的各領域，由第三至第五開口部210，220，230分別分成4部分。
此時，偏光方向以橫向方向為準(0°)時，把上下偏光板14，24配置成分別成為45°和135°。
下面對本發明的第七實施例作說明。
如圖8A所示，在象素極12上形成有一包括把上述象素極12的上面以左右分成兩部分的垂直部111和與垂直部111的一端相連接且把象素極12以上下分成兩部分的水平部112的第一開口部以及一把通過水平部112而被分的象素極12的下部領域分成兩部分的正四邊形的第二開口部120。
如圖8B所示，在共同極23上形成有一以縱向方向形成且相互平行的第三及第四開口部210，220、在第三及第四開口部210，220的下面以橫向方向形成且相互平行的第五及第六開口部230，240。此時，由于第五及第六開口部230，240兩端的寬度逐漸擴張，從而形成三角形狀。
如圖8C所示，象素極12的第一開口部和共同極23的第三及第四開口部210，220把象素極12的上面以縱向分成4等分，而第二開口部120和第五及第六開口部230，240把象素極12的下面以橫向分成4等分。
此時，上下偏光板14，24的偏光方向與第六實施例相同的形式配置。
如此，各開口部在大部分領域內相互并排排列，也使液晶分子的橫臥方向與偏光方向形成45°，從而可獲得快速的響應速度以及組織小的良好的圖像。各開口部在象素領域內，大致分成兩方向延伸，該兩方向相互形成90°。另外，由于上下基板的開口部是相互交替配置的，所以邊緣場的方向在一個象素領域內被分流成4個方向。
下面對本發明的第八實施例作說明。
如圖9A所示，在象素極12下部的1/3左右處，形成有以橫向方向長長地延伸的第一開口部110。
如圖9B所示，在共同極23上形成有一包括以縱向方向長長地延伸的主干部211、與主干部211的一端相連接且分別以右側和左側延伸的第一及第二支叉部212，213及與主干部211的上端相連接且以倒三角形形態形成的上端部214的第二開口部；以及在第二開口部下部，以橫向方向長長地形成的第三開口部。此時，第一及第二支叉部212，213不是水平狀，而是稍微向下傾斜，第三開口部220兩端的寬度逐漸擴張而形成三角形狀。
如圖9C所示，象素極12被第二開口部分成上面和下面，其中，上面被主干部211分成左右兩部分，象素極12的下面被第一開口部110和第三開口部220分成3等分。
此時，上下偏光板14，24的偏光方向與第四實施例相同的形式配置。
如此，可獲得跟第七實施例相似的效果。
最后，對本發明的第九實施例作說明。
如圖10A所示，象素極12以4個橢圓連接成一列的形態形成。
如圖10B所示，在共同極23上，以一定的間隔排列有4個菱形的第一開口部210，且以包圍第一開口部210的形態形成有第二及第三開口部220，230。在第二及第三開口部220，230的邊中，與第一開口部210面對的邊，形成為環狀曲線的鋸齒形狀，對第一開口部210形成左右對稱，且使鋸齒的扇部分位于各第一開口部210之間。
如圖10C所示，第一開口部210位于形成象素極12的各橢圓的中央，第二及第三開口部220，230圍繞著象素極12。此時，配置成使第二及第三開口部220，230的鋸齒形邊到象素極12邊的距離為一定。
此時，上下偏光板14，24被配置成，使偏光方向分別為0°和90°。
上述第三至第九實施例中最大限度地滿足了各種試驗結果所要求的下述為了分割取向而對開口部圖型的要求。
第一，為了獲得最佳視角，在一個象素內具有分割成4部分的取向領域為好。
第二，為了獲得穩定的分割取向，在被分割的微小領域的境界以外，不應當發生傾斜(disclination)或不規則的組織(texture)。傾斜是在窄的領域中，液晶分子的取向不是以一定的方向排列，而指向多個方向時出現。特別是在一個領域內液晶分子以相互碰撞的方向傾倒時出現。因此為了獲得穩定的分割取向，上下基板的圖型反復出現比較有利，且上板圖型與下板圖型的終端部越近越好。即，從上面觀看液晶顯示裝置時，由上板圖型與下板圖型而形成的領域為接近閉合的多邊形形態為好。另外，為了形成一個領域，形成于一側基板的圖型為銳角時容易出現傾斜，所以圖型只以鈍角形成為好。穩定的分割取向也成為影響灰度的原因。若取向被打亂，則不僅在OFF狀態下漏光，而且在ON狀態下顯示出比周邊的其他部分暗的現象，以及在液晶分子的排列被轉變時，排列被打亂的部分移動，從而成為發生殘像等的原因。
第三，為了獲得高灰度，應滿足下述條件。首先，最好是使相鄰領域的液晶方向子(director)形成的角度為90度。這是因為，只有在這種情況下，發生最窄領域的傾斜，以及偏光板的透過軸與液晶方向子形成的角為45度時，可獲得最高的灰度。另外，使分別形成于上板和下板的開口部圖型，在可能的限度內不使其過多被扭曲或過多被折。
最后，為了獲得快的響應速度，使分別形成于上板和下板的開口部圖型，在可能的限度內不使其過多扭曲或過多被折為好。即，越接近一字形面對的狀態，對其響應速度越為有利。
下面對開口部圖型的寬度與圖型之間間隔對透過率及響應速度產生的影響作說明。
為調查開口部圖型的寬度和間隔所產生的影響，制造了圖11中表示的具有九種開口圖型的面板，并進行了試驗。
圖11中劃有斜線的圖型是共同極的開口部圖型，以粗線表示的圖型是象素極的形狀。
B，C，D圖型和E，F，G圖型為只有圖型的寬度和間隔不同的同一形態的圖型，I和J圖型，其圖型之間的間隔不同。A圖型與B，C，D圖型相類似，但圖型間的間隔不同。這些圖型的寬度和間隔表示在了表1中。
圖12A是表示以百分比表示對各圖型的測試單元(test cell)的光透過率的圖表，圖12B是表示以B圖型的光透過率為標準表示的其他各圖型的光透過率的比的圖表。
如圖12A及圖12B的圖表所示，G圖型的光透過率為大約13％，其最高，其后依次為E，I，B，D，A，C，F，J。
圖13是表示各圖型根據運用的測試單元的灰度而表現出的響應時間的圖表。雖然在實際運用時只使用到63對比度，但在本試驗中試驗到了110對比度。
如圖13所示，B，C，D及J圖型的響應時間，在所有灰度中比較短。即，表現出了響應速度快。在其他圖型中表現出響應速度慢的原因在于，為A和I圖型時，是因為組織(texture)移動，為E，F，G圖型時，是因為液晶分子進行二階段動作。
表2是把圖11中的九種圖型運用到實際面板的試驗結果。對各圖型制造了四個面板做了試驗。
實際面板的結果也與測試單元的結果相似。只是，I的響應速度與測試單元不同，其速度表現出了比較快，J圖型的灰度表現出了比預計的亮(測試單元中，J圖型的灰度與B圖型相比為75％左右，但在實際面板中，與B圖型相比為90％)。
在實際面板中，C，I，J圖型表現出了白殘像。在C圖型中，因白殘像比較嚴重，所以其成為問題，但在I和J圖型中，可以以一定程度進行改善。
以上述結果為依據，觀察一下根據欲改善的特征而可進行選擇的圖型。
首先，若主要考慮灰度的提高和白殘像的改善，則B，D，E，I圖型比較有利，若使灰度保持在現水平以上的情況下，欲提高響應速度，則B，D，I圖型比較有利，若犧牲灰度，而只考慮響應速度的提高，則D，J圖型比較有利。
下面，為了明確觀察響應速度與開口部圖型寬度之間的關系，只對形狀相同但圖型寬度不同的B，C，D圖型的光特征的差異進行觀察。
圖14是表示在實際面板中根據各B，C，D圖型的灰度的響應時間的圖表。
在20灰度至40灰度之間，響應時間的順序為D＜B＜C。即圖型寬度越大，其響應時間越短。
約從40灰度開始，C圖型的響應時間比B圖型短，約從45灰度開始，C圖型的響應時間比D圖型短。但是，這只是因為白殘像現象而使響應時間好象比較短，實際上不短。即，因白殘像而使響應波形歪曲，這樣就使響應時間好象比實際短。因此，考慮到這點，可看出圖型寬度越寬，其響應速度越快。
當施加60灰度以上的高電壓時，因組織不穩而使響應速度急劇下降，其中，開口部圖型寬度最寬的D圖型，表現出了最為穩定(緩慢增加)的特性。
圖15是C，B，D圖型的白色灰度中的顯微鏡照片。
如照片所示，組織的穩定性差的C中灰度最暗，而B和C表現出了相似的亮度。雖然因D的開口部圖型的寬度比較大而使開口率小，但是因組織的穩定性高而表現出了比較高的灰度。可看出組織的穩定度由邊緣場的大小和圖型的寬度決定。
另外，領域的邊界部(形成有開口部圖型的部分)的形狀表現出了不同。在C圖型中，幾乎在領域邊界部的所有部分，可看出兩條鮮明的組織，而在B圖型中，模糊地看出兩條組織，在D圖型中，領域邊界部顯示出了一條黑線。
圖16是分別對C圖型和D圖型的試驗單元施加電壓的分割域的照片。
C圖型時，從3.5V開始，在領域邊界部出現兩條組織，且電壓越高其表現出越鮮明。但在D圖型時，只有達到5V時，在邊界部才模糊地分成兩條。領域邊界部分成兩條的原因是，在其領域內的液晶分子為不均一的排列。為了說明該現象，觀察一下隨著圖型寬度的邊緣場的強度。
圖17是表示根據圖型寬度的邊緣場的強度的概念圖。
開口部圖型的寬度越寬，邊緣場的水平成分越大。水平成分對液晶的橫躺方向起重要的作用。所以，較寬的開口部圖型對形成域比較有效。另外，開口部圖型的寬度越寬，開口部中央的電場的垂直成分強度。
圖18是表示在開口部圖型周邊的液晶分子的排列。
當開口部圖型的寬度窄時，在開口部的中央部，液晶分子也以一定程度橫躺。當施加的電壓低時，為輕微傾斜的程度，但電壓升高時其以水平方向完全橫躺。這是因為在開口部的中央部，電場的垂直成分也很強。因此，光線變強，領域邊界部表現出兩條線狀。另外，液晶分子在開口部中的橫躺方向改為180°時，因開口部的寬度窄而使其彈性強。相反，邊緣場的水平成分弱而使邊緣場不能克服彈性。所以，領域邊界部中的液晶分子的排列不均一。這種不均一的液晶分子的排列會波及到象素的小領域內部。
當開口部圖型的寬度寬時，在開口部中央，液晶分子排成垂直狀。雖然隨著所施加的電場的增加而使液晶分子輕微傾斜，但這種程度比寬度窄時相比，比較輕微。所以，若漏光量少，則小領域邊界部表現為一黑色線。
從上面的觀察可知，開口部圖型的寬度越寬，其響應速度越快，象素的小領域均一。雖然開口部圖型的寬度寬時，開口率小，但液晶分子的排列均一，因此灰度良好。根據上述實驗，開口部圖型的寬度為13±3μm比較合適。此時，單元間隙(cell gap)大約為4μm至6μm。
那么，觀察一下根據開口部圖型之間間隔的光的特性。
I圖型與J圖型的圖型寬度相同，而圖型之間的間隔互不相同。在實驗單元的結果中，I圖型和J圖型之間，光特性表現出了顯著的差異，但在實際面板的結果中，并沒有表現出顯著的差異。估計這是由于取向膜種類的差異、保護膜(絕緣膜)有無的差異以及所施加的電壓的波形的差異等發生的。但在實際面板中比較動影像的速度，則J圖型比I圖型更快(在灰色底面拉動黑色四邊形就可知道)。只是隨著灰度響應速度有所差異。
雖然與開口部圖型的寬度相同，圖型間的間隔越窄，則開口率顯著減少，但灰度沒有大的差異。這是因為組織。即，圖型間的距離變寬，則組織控制變難，變窄則控制容易。所以，圖型之間的距離變窄，則雖然開口率減小，但能夠很好地控制組織，因此能夠補償灰度。只是，雖然I圖型的圖型間隔比較大，但因組織控制比較好，所以灰度表現的比較高。
總之，使圖型間的間隔越小，灰度響應速度越快。因灰度是由開口率決定，所以其下降的概率比較高，但可通過控制組織而以一定程度地進行挽回。
組織與響應速度具有很大的關系。移動的組織降低響應速度。若施加高的電壓，則大部分圖型的響應速度下降。這是因為發生了組織。所以，若能很好地控制組織，則不僅能提高圖像質量，而且還能提高響應速度。那么，觀察一下抑制組織的方法。
圖19和圖20是分別表示B圖型和J圖型中發生組織的部分及其擴大圖。
圖19中的開口部圖型與圖4C的圖型幾乎相同。只是形成于象素極12上的第二及第三開口部122，123與圖4C中的不同。另外，第2及第3開口部122，123結束的部分中，把象素極向外部突出的形式形成。這是為了防止因開口部122，123而使象素極12的各部分連接發生不良。
發生組織的部分主要是共同極的開口部的端部與象素極開口部的端部相交的部分。當上下基板的排列為正確時，組織的發生比較少，但當排列不誤差時，發生半月形的組織。此時發生的組織并不引起白殘像現象。抑制組織的方法為加大共同極開口部的端部的寬度。由此擴大整列誤差限度。
圖20的圖型與圖8C的圖型相類似，但橫向開口部的數不同。另外，不同點在于，象素極的橫向開口部從一側邊開始，以及在橫向開口部的端部形成有突出部。
組織發生的部位是共同極的橫向開口部的端部(a)。另外，在因為為了與漏極相連接而形成接觸區而形狀變成凹陷狀的象素極下端部(b)及在象素極縱向開口部的端部(c)也發生組織。抑制組織的方法如下。A部分的情況下，加寬共同極開口部的下端部的寬度。B部分的情況下，使共同極的開口部與B部分相重疊。為此，有必要調節各開口部的寬度和間隔。縮短間隔時，雖然開口率會減小，但響應速度會提高。C部分的情況下，把象素極的縱向開口部的端部形成尖尖的形狀。
應用上述改善組織的方法的圖型表示在了圖21中。
上面只對在共同極和象素極都形成有開口圖型的情況做了說明，也可使用替代在共同極上形成開口圖型，而在象素極形成開口圖型和突起的方法。這種情況下，突起是由柵絕緣膜或保護膜等形成。形成突起時，應留意與配線間產生的寄生電容。此時，開口圖型及突起的配置與圖21相同。
另一種方法是，在象素極形成開口圖型，在共同極形成突起。在這種情況下，開口圖型及突起的配置與圖21相同。
根據本發明，可獲得視角寬、液晶分子取向穩定及響應速度快的液晶顯示裝置。
表1
表權利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于上述第一開口圖型與上述第二開口圖型相重疊而把上述象素極分割成多個小領域，且上述小領域為最長邊相互平行的多邊形。
2.根據權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述小領域分類成最長的兩邊為第一方向的第一小領域和最長的兩邊為第二方向的第二小領域，且上述第一方向與第二方向之間形成90°。
3.根據權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一方向相對上述象素極的邊為斜線方向。
4.根據權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一方向與上述象素極的上下邊或左右邊中的一個相平行。
5.根據權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一開口圖型及第二開口圖型的寬度在10μm至16μm之間。
6.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的絕緣第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于在上述象素極與上述共同極之間施加有電壓時，由于因上述第一及第二開口圖型而形成的邊緣場而使液晶物質的液晶分子排向的方向與由于上述液晶分子相互間作用力而排向的方向相一致。
7.根據權利要求6所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述液晶分子由于上述邊緣場而排向的方向分類成4方向。
8.根據權利要求6所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一及第二開口圖型的寬度在10μm至16μm之間。
9.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的絕緣第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于上述第一開口圖型是由一從上述象素極的第一邊以橫向形成的第一開口部及一以斜線方向形成，與上述第一開口部形成對稱，且從與上述第一邊相向的第二邊開始，越接近上述第一邊，其相互間的間隔越大的第二及第三開口部構成，上述第二開口圖型是由，包括一以橫向形成的主干部、一分別從上述主干部以斜線方向形成，且離上述主干部越遠，其相互間的間隔越大的第一及第二支叉部及一從上述第一及第二支叉部縱向形成，且向縱向的反方向延伸的第一及第二支叉端部的第四開口部；包括與上述第一支叉部并排的第一中央部和從上述第一中央部的兩端，分別以橫向和縱向形成的第一及第二曲折部的第五開口部以及相對上述第四開口部，與上述第五開口部形成對稱的第六開口部構成，上述第一開口圖型及第二開口圖型，從上面觀察液晶顯示裝置時，為交替排列。
10.根據權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一及第二支叉端部和上述第二曲折部與上述第二開口圖型的其他部分相比，其寬度更寬。
11.根據權利要求9或10所述的液晶顯示裝置，其特征在于，進一步包括形成于上述第一基板下面的第一偏光板及形成于上述第二基板上面的第二偏光板，上述第一及第二偏光板的偏光方向分別為橫向及縱向或縱向及橫向。
12.根據權利要求9或10所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一至第六開口部的寬度在10μm至16μm之間。
13.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的絕緣第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于上述第一開口圖型包括，包括一從上述象素極的一邊向相向的第二邊斜線方向形成的第一斜線部以及從上述斜線部折出且向上述第一邊斜線方向形成的第二斜線部的第一開口部，上述第二開口圖型是由，一包括以縱向形成的底部及從上述底部的中央向橫向延伸的橫向支叉部的第二開口部；以及一包括以縱向形成的中央部及從上述中央部的兩端分別以斜線方向延伸的第一及第二斜線支叉部且與上述第二開口部相對稱的第三開口部構成，上述第一開口圖型及第二開口圖型，從上面觀察液晶顯示裝置時，為交替排列。
14.根據權利要求13所述的液晶顯示裝置，其特征在于，進一步包括形成于上述第一基板下面的第一偏光板及形成于上述第二基板上面的第二偏光板，上述第一及第二偏光板的偏光方向分別為橫向及縱向或縱向及橫向。
15.根據權利要求13或14所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一至第六開口部的寬度在10μm至16μm之間。
16.根據權利要求13或14所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述象素極的第二邊的兩側棱角及上述第二開口部的上述底部與上述橫向支叉部相會處兩側的棱角形成緩慢的曲線形。
17.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的絕緣第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于上述第一開口圖型包括，一從上述象素極的一邊向與其相向的第二邊挖入的第一開口部以及一從上述第二邊向上述第一邊挖入的第二開口部，上述第二開口圖型包括，一包括一以斜線方向形成的第一斜線部、從上述第一斜線部折出且以斜線方向延伸的第二斜線部及從上述第二斜線部折出且與上述第一斜線方向相同方向延伸的第三斜線部的第三開口部，上述第三開口部把由于上述第一及第二開口部而區分成3個領域的上述象素極的各領域分別分割成兩部分。
18.根據權利要求17所述的液晶顯示裝置，其特征在于，進一步包括形成于上述第一基板下面的第一偏光板及形成于上述第二基板上面的第二偏光板，上述第一及第二偏光板的偏光方向，當橫向為0°時，分別為45°和135°或135°和45°。
19.根據權利要求17或18所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一至第六開口部的寬度在10μm至16μm之間。
20.根據權利要求17或18所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一及第二開口部入口的兩棱角與上述象素極的上述第三開口部不相重疊的兩棱角為緩慢的曲線形。
21.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的絕緣第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于上述第一開口圖型是由與上述象素極以一定的間隔橫向形成的多個直線形開口部構成，上述第二開口圖型是由以一定的間隔形成的多個X字形開口部構成，對由上述第一開口圖型區劃成多個領域的上述象素極的各領域，由上述第二開口圖型分割成四部分。
22.根據權利要求21所述的液晶顯示裝置，其特征在于，進一步包括形成于上述第一基板下面的第一偏光板及形成于上述第二基板上面的第二偏光板，上述第一及第二偏光板的偏光方向，當橫向為0°時，分別為45°和135°或135°和45°。
23.根據權利要求21或22所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一至第六開口部的寬度在10μm至16μm之間。
24.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的絕緣第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于上述第一開口圖型包括一以縱向分割上述象素極上面的第一開口部及位于上述第一開口部的下面且橫向分割上述象素極的第二開口部，上述第二開口圖型包括一縱向形成的第三開口部及以橫向形成于上述第三開口部下面的第四開口部，上述第一開口部及上述第三開口部以交替配置且把上述象素極的上面以縱向分割成多個領域，上述第二開口部及上述第四開口部以交替配置且把上述象素極的下面以橫向分割成多個領域。
25.根據權利要求24所述的液晶顯示裝置，其特征在于，在上述第四開口部中位于最下面的，與上述象素極的下邊相重疊。
26.根據權利要求24所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第四開口部，在兩端部其寬度逐漸增加。
27.根據權利要求24所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一開口部的下端部的寬度逐漸變窄。
28.根據權利要求24所述的液晶顯示裝置，其特征在于，進一步包括形成于上述第一基板下面的第一偏光板及形成于上述第二基板上面的第二偏光板，上述第一及第二偏光板的偏光方向，當橫向為0°時，分別為45°和135°或135°和45°。
29.根據權利要求24所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一至第四開口部的寬度在10μm至16μm之間。
30.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的絕緣第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于上述第一開口圖型包括一以橫向形成上述象素極下部的直線形第一開口部，上述第二開口圖型包括一以縱向形成的第二開口部及一位于上述第二開口部的下面且以橫向形成的第三開口部，從上面觀察液晶顯示裝置時，由于上述第二開口部，象素極的上部被分割成左右2等分，由于上述第三及第四開口部，上述象素極的下面被分割成多個領域。
31.根據權利要求30所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第二開口部的上端部及上述第三開口部的兩端部的寬度逐漸增加。
32.根據權利要求30所述的液晶顯示裝置，其特征在于，在上述第三開口部中位于最下面的，與上述象素極的下邊相重疊。
33.根據權利要求30所述的液晶顯示裝置，其特征在于，進一步包括形成于上述第一基板下面的第一偏光板及形成于上述第二基板上面的第二偏光板，上述第一及第二偏光板的偏光方向，當橫向為0°時，分別為45°和135°或135°和45°。
34.根據權利要求30所述的液晶顯示裝置，其特征在于，上述第一至第三開口部的寬度在10μm至16μm之間。
35.一種液晶顯示裝置，包括絕緣第一基板；形成于上述第一基板上，且具有第一開口圖型的象素極；與上述第一基板相向的絕緣第二基板；形成于上述第二基板上，且具有第二開口圖型的共同極；及注入于上述第一基板與第二基板之間的液晶物質，其特征在于上述開口圖型包括一以一定的間隔排列成一列的多個菱形的第一開口部及與上述第一開口部相向的邊為環形曲線形的齒狀，對上述第一開口部形成左右對稱且上述齒的扇部位于上述各第一開口部之間的第二及第三開口部，從上面觀察液晶顯示裝置時，上述第一開口部位于構成上述象素極的各橢圓的中央，第二及第三開口部圍繞象素極。
36.根據權利要求35所述的液晶顯示裝置，其特征在于，進一步包括形成于上述第一基板下面的第一偏光板及形成于上述第二基板上面的第二偏光板，上述第一及第二偏光板的偏光方向，分別為橫向和縱向或縱向和橫向。
37.根據權利要求35所述的液晶顯示裝置，其特征在于，從上述第二及第三開口部齒狀邊到上述象素極的邊的距離一定，其距離在10μm至16μm之間。
全文摘要
一種液晶顯示裝置，其包括一形成于第一基板上且具有第一開口圖型的象素極、形成于與第一基板相向的絕緣第二基板下面且具有第二開口圖型的共同極以及注入于第一基板與第二基板之間的液晶物質。其中，第一開口圖型及第二開口圖型的中央部以直線形形成，相互平行，且第一開口圖型與第二開口圖型相互交替配置。如此可獲得視角寬、液晶分子取向穩定且響應速度快的液晶顯示裝置。
文檔編號G02F1/1333GK1601341SQ20041008577
公開日2005年3月30日 申請日期2000年5月25日 優先權日1999年10月1日
發明者宋長根, 柳在鎮 申請人:三星電子株式會社