液晶显示器件的制作方法

专利名称：液晶显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器件及其驱动方法，并尤其涉及适用于运动图像显示的液晶显示器件及其驱动方法。
背景技术：
近年来，液晶显示器件(LCD)的使用越来越广泛。在各种类型的LCD中，TN LCD已成为主流，其中具有正介电各向异性的向列液晶材料是扭曲的。然而，TN LCD的问题在于对视角的依赖很大，这是液晶分子的排列引起的。
为了降低对视角的依赖性，已经开发了排列分隔(alignment-divided)的垂直排列LCD，并且这种LCD正广泛使用。例如，作为排列分隔的垂直排列LCD中的一种，日本专利公报No.2947350(文献1)公开了MVA LCD。MVA LCD包括置于一对电极之间的垂直排列液晶层以实现在标准黑色(NB)模式下显示，MVA LCD设有畴调节装置(例如，狭缝或突出)以使在施加电压期间各像素中的液晶分子向多个不同方向倒(倾斜)。
最近，不仅在LCD TV中，而且在PC监视器和便携式终端设备(例如移动电话和PDA)中，对显示运动图像信息的需要迅速增加。为了在LCD上显示高清晰的运动图像，需要减小液晶层的响应时间(增加响应速度)，从而可以在一个垂直扫描周期(典型地，一帧)内达到预定的灰度级。
对于MVA LCD，例如上面提到的文献1公开了黑色到白色的响应时间可以缩短到10msec或更短。文献1中还描述了在各像素中设有在突出之间距离不同的区域，以产生响应速度不同的区域，从而不用降低孔径比就可以获得响应速度的明显提高(例如，见文献1的图107～110)。
作为能够提高LCD的响应特性的驱动方法(该方法被称作“过冲(OS)驱动”)，已知一种方法，其中施加的电压(该电压被称作“过冲(OS)电压”)高于对应于将要显示的灰度级的电压(灰度电压)。通过施加OS电压，可以改善灰度显示中的响应特性。“过冲电压”和“过冲驱动”在某些情况下还分别称作“过驱动电压”和“过驱动的驱动”。
例如，在日本公开专利出版物No.2000-231091(文献2)中公开了采用OS驱动的MVA LCD。然而，文献2描述到，当从黑显示状态转换到高亮度灰度显示状态时，不能施加OS电压(见文献2的图8)。原因描述为，如果像在从黑色显示状态转换到低亮度灰度显示状态或白色显示状态一样，在黑色显示状态转换到高亮度灰度显示状态时施加OS电压(产生目标透射率的电压的1.25倍的电压)，透射率会过冲。
然而，作为本发明的发明人所作的检验的结果，已经发现了当对例如上述MVA LCD的排列分隔的垂直排列LCD使用OS驱动时，会出现新的问题。将参考图20A和20B描述该问题。
图20A和20B示意性示出了通过常规驱动方法驱动传统MVA LCD(图2 0A)，以及通过OS驱动来驱动同一MVA LCD时(图20B)，当一定灰度级(例如，32/255级)的正方形92在黑色背景90(例如，0级)中运动时所观察到的显示状态。注意，“32/255级”是当灰度显示设定为γ2.2时，产生亮度为(32/255)2.2的灰度级，相对于黑色显示(在施加V0期间)的亮度为0，且白色显示(在施加V255期间)的亮度为1。
当不采用OS驱动时，排列分隔的垂直排列LCD的响应速度低。因此，如图20A示意性所示，位于运动方向下游的正方型92的边缘92a在某些情况下观察不清楚。当采用OS驱动时，响应速度提高，因此如图20B示意性所示，可清楚地观察到边缘92a。然而，在某些情况下有新的现象发生，其中在正方形的稍远离边缘92a的位置处观察到暗带92b。
本发明的发明人以各种方式调查上述问题的起因，并发现上述现象是一个新问题，只要对传统TN LCD采用OS驱动便不会发生该现象，并且发现该现象是由使用排列调节装置(畴调节装置)进行的排列分隔引起的，排列调节装置在排列分隔的垂直排列LCD中的各像素中线性排列(成条形)。
考虑到上述问题，本发明的主要目的是提供允许高清晰度运动图像显示的排列分隔的垂直排列LCD。

发明内容
根据本发明的液晶显示器件具有多个像素，各像素具有第一电极、与第一电极相对的第二电极、以及位于第一和第二电极之间的垂直排列液晶层，该器件包括具有第一宽度的条性的第一排列调节装置，位于液晶层的第一电极侧中；具有第二宽度的条性的第二排列调节装置，位于液晶层的第二电极侧中；以及具有第三宽度的液晶区域，其确定在该第一排列调节装置和该第二排列调节装置之间，其中第三宽度为2μm～14μm，并且液晶区域包括液晶区域A，B，C，D每个中的至少一个，在液晶区域A中当施加至少一个预定电压时液晶分子向第一方位角方向倾斜，在液晶区域B中液晶分子向与第一方位角方向相差180°的第二方位角方向倾斜，在液晶区域C中液晶分子向与第一方位角相差90°的第三方位角方向倾斜，在液晶区域D中液晶分子向与第三方位角相差180°的第四方位角方向倾斜，并且在多个像素的每个像素中，在a，b，c，d分别是液晶区域A，B，C，D的总面积时，满足关系式|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.25。
在一个实施例中，满足|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.2。
在另一实施例中，第三宽度为12μm或更小。
在另一实施例中，第三宽度为8μm或更小。
在另一实施例中，第一排列调节装置是棱，第二排列装置是贯穿第二电极形成的狭缝。
在另一实施例中，第一宽度为4μm～20μm，且第二宽度为4μm～20μm。
在另一实施例中，第一电极是对立电极，第二电极是像素电极。
在另一实施例中，液晶层的厚度小于3μm。
在另一实施例中，第二宽度/液晶层的厚度为3或更大。
在另一实施例中，第三宽度/第二宽度为1.5或更小。
在另一实施例中，该器件具有液晶层在其间的一对相对的偏振片，这对偏振片的透射轴相互垂直，其中一个透射轴沿显示平面的水平方向延伸，并且放置第一和第二排列调节装置使其沿与该一个透射轴成约45°的方向延伸。
本发明的电子设备包括上述的液晶显示器件。
在一个实施例中，该电子设备还包括用于接收电视广播的电路。
根据本发明，提供当采用OS驱动时能够展现高清晰度运动图像显示的排列分隔的垂直排列LCD。另外，本发明的排列分隔的垂直排列LCD在从由运动图像显示性能改进所造成的右和左倾斜方向观察时，可以抑制显示亮度中差异的产生。通过提供用于接收电视广播的电路，本发明的LCD适用于LCD TV。同样，本发明的LCD也适用于用于显示运动图像的电子设备，例如个人计算机和PDA。
通过参考附图，从下面本发明的优选实施例的详细说明中，本发明的其他特征、元件、工序、步骤、特性以及优点将变得显而易见。


图1A、1B和1C的剖面图示意性示出了本发明的实施例的MVA LCD的基本结构。
图2的局部剖面图是示意性示出本发明的实施例的LCD 100的剖面结构。
图3是该LCD 100的像素部分100a的平面示意图。
图4示出了当使用OS驱动时观察到的LCD 100的像素中的亮度分布的变化的测量结果。
图5A和5B的曲线图分别示出了在25℃和5℃下测量的对传统MVALCD使用OS驱动时观察到的透射率随时间的变化。
图6的曲线图示出了具有不同LC区域宽度W3的各种LCD施加OS电压后获得的透射率的最低值，由图5A和5B所示的透射率随时间变化的测量结果获得该最低值。
图7A和7B的曲线图示出了由角度响应引起的问题的主观评估的结果。
图8的曲线图示出了该LC区域宽度W3与第三LC部分R3的宽度之间的关系。
图9的曲线图是将图6中的值相对于第三LC部分R3的宽度再次作图。
图10A和10B的曲线图示出了对本实施例的具有各种元件尺寸的LCD确定的透射效率的结果，图10C是表示这些LCD的孔径比的曲线图。
图11示意性示出了狭缝22附近的液晶区域13A的一部分中的液晶分子13a的排列。
图12A和12B的示意图说明了LCD的层间绝缘膜对液晶分子的排列的影响。
图13A的曲线图示出了LC区域宽度W3与液晶层的厚度d的乘积与透射周转时间之间的关系，图13B是透射周转时间的定义图。
图14A～14C的曲线图示出了当本发明的实施例的LCD和传统LCD受OS驱动时，透射率随时间的变化。
图15示出了为了获得图14中的透射率变化所使用的OS电压的设定值。
图16A是进一步示出在图2中所示的MVA LCD100的平面视图，图16B是沿着垂直于棱21和狭缝22的延伸方向的剖面图。
图17是其中x轴代表前面相对亮度，y轴代表在右/左倾斜观察角度(60°)处的相对亮度的视图。
图18的曲线图示出了白漂浮(white floating)和棱偏差量之间的关系，该棱偏差量为((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)。
图19的曲线图示出了相对于棱偏差量的绝对值的在右和左倾斜观察角度(60°)之间的白漂浮中的差异，该棱偏差量的绝对值为|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|。
图20A和20B的示意图说明了MVA LCD中与运动图像显示有关的问题。
具体实施例方式
下面将参照有关附图描述本发明的实施例的LCD以及这些LCD的驱动方法。
首先，将参照图1A～1C描述本发明的实施例的排列分隔的垂直排列LCD的基本结构。
本发明的实施例的LCD包括多个像素，各像素分别具有第一电极11、与第一电极11相对的第二电极12，以及置于第一电极11和第二电极12之间的垂直排列液晶层13。该垂直排列液晶层13包括具有负介电各向异性的液晶分子，这些液晶分子在不施加电压时相对于第一和第二电极11和12的平面大致垂直排列(例如，以87°～90°的角)。典型地，通过分别在第一和第二电极11和12的与液晶层13相对的表面上提供垂直排列膜(未示出)来获得这种排列。可以提供棱(突出)等作为排列调节装置。在这种情况下，液晶分子大致相对于棱等与液晶层相对的表面垂直排列。
在液晶层13中的第一电极11侧提供第一排列调节装置(21、31、41)，并在液晶层13中的第二电极12侧提供第二排列调节装置(22、32、42)。在第一和第二排列调节装置之间确定的各液晶区域中，液晶分子13a处于第一和第二排列调节装置施加的排列调节力下。一旦在第一和第二电极11和12之间施加电压，液晶分子13a就向图1A～1C中箭头所示的方向倒(倾斜)。即，在各液晶区域中，液晶分子向相同方向倾斜。因而这种液晶区域可以被认为是畴。注意，此处使用的排列调节装置对应于前述的文献1和2中所描述的畴调节装置。
第一排列调节装置和第二调节排列装置(在下文中，在某些情况下统一称为“排列调节装置”)以条形置于各像素中。图1A～1C是沿垂直于条形排列调节装置的延伸方向截取的剖面视图。在每个排列调节装置的两侧形成其中液晶分子13a向相互差180°方向倾斜的液晶区域(畴)。
具体地，图1A所示的LCD 10A具有作为第一排列调节装置的棱(rib)21和贯穿第二电极12形成的狭缝(开口)22作为第二排列调节装置。棱21和狭缝22以条形延伸。棱21用来使液晶分子13a大致垂直于棱21的侧面排列，从而液晶分子13a沿垂直于棱21延伸的方向排列。狭缝22用来在第一和第二电极11和12之间有电势差时，在液晶层13的靠近狭缝22边缘的区域产生倾斜电场，从而液晶分子13a沿垂直于狭缝22延伸的方向排列。棱21和狭缝22相互平行放置，其间有预定间隔，并且液晶区域(畴)在彼此相邻的棱21和狭缝22之间形成。
图1B中所示的LCD 10B与图1A中所示的LCD 10A不同，其中设有棱31和32分别作为第一和第二排列调节装置。棱31和32相互平行放置，它们之间有预定间隔，并用来使液晶分子13a大致垂直于棱31的侧面31a和棱32的侧面32a排列，从而在这些棱之间形成液晶区域(畴)。
图1C中所示的LCD 10C不同于图1A中所示的LCD 10A，其中设有狭缝41和42分别作为第一和第二排列调节装置。狭缝41和42用来在第一和第二电极11和12之间有电势差时，在液晶层13的靠近狭缝41和42边缘的区域产生倾斜电场，从而液晶分子13a沿垂直于狭缝41和42延伸的方向排列。狭缝41和42相互平行放置，其间有预定间隔，并在这些狭缝之间形成液晶区域(畴)。注意的是，在图1C中示出的具有作为第一和第二排列调节装置的LCD有时候被称作是构图的垂直排列的(PVA)LCD。这里，“MVA LCD”包括在图1A到图1C中示出的10A到10C的所有LCD，除非没有具体说明。
如上所述，可以任意组合棱和/或狭缝用作第一和第二排列调节装置。第一和第二电极11和12可以是相对的电极，其间有液晶层13。典型地，一个电极是对立电极，另一电极是像素电极。下文描述的本发明的实施例中，以LCD的对立电极为第一电极11、像素电极为第二电极12、棱21为第一排列调节装置、贯穿像素电极形成的狭缝22为第二排列调节装置(即，对应于图1A的LCD 10A的LCD)为例。图1A中所示的LCD 10A的结构的优点在于制造步骤的数量可以最小化。即，在形成贯穿像素电极的狭缝时，不需要额外步骤。至于对立电极，在其上安放棱比贯穿其形成狭缝的步骤数量的增加要少。自然，本发明也适用于其它只使用棱和只使用狭缝作为排列调节装置的结构。
本发明人已经发现，通过各种方式的检查，前面参照图20B讨论的问题是由于使用放置在条形像素中的第一和第二调节装置进行的排列分隔造成的，并且发现可以通过将第一和第二排列调节装置之间的液晶区域宽度限制为14μm或更小来抑制这一问题的发生。下文将详细描述这一问题的起因以及本发明的LCD的效果。
首先，将参照图2和3描述本发明的实施例的LCD的基本结构。图2是示出了LCD 100的剖面结构的局部剖面图，图3是LCD100的像素部分101a的平面视图。LCD 100与图1A中所示的LCD 10A具有基本相同的基本结构。因此用相同的附图标记代表相同的部件。
LCD 100具有位于第一衬底(如，玻璃衬底)10a和第二衬底(例如玻璃衬底)10b之间的垂直排列液晶层13。对立衬底11在第一衬底10a的与液晶层13相对的表面上形成，且棱21在对立电极11上形成。形成垂直排列薄膜(未示出)基本覆盖包含棱21的对立电极11的与液晶层13相对的整个表面。棱21成条形延伸，如图3所示，从而相邻的棱21相互平行，其间隔开统一的间隔(间距)P。棱21的宽度W1(垂直于延伸方向的宽度)也是统一的。
栅极总线(扫描线)和源极总线(信号线)51，以及TFT(未示出)在第二衬底10b的与液晶层13相对的表面上形成，并且形成层间绝缘膜52覆盖这些部件。在层间绝缘膜52上形成像素电极12。具有平坦表面的层间绝缘膜52由厚度为1.5μm～3.5μm的透明树脂膜形成，因而能使栅极总线和/或源极总线与像素电极12重叠放置。这有利于提高孔径比。
贯穿像素电极12形成条形狭缝22，并且形成垂直排列膜(未示出)基本覆盖包括狭缝22的像素电极12的整个表面。如图3所示，狭缝22相互平行以条形延伸，从而粗略地二等分相邻棱21之间的间隔。狭缝22的宽度W2(垂直于延伸方向的宽度)是统一的。在某些情况下由于制造工艺的差别、衬底键合中的未对准等，上述的狭缝和棱的形状和排列可能偏离于各设计值。上面的描述不排除这些偏离。
具有宽度W3的条形液晶区域13A限定在相邻的相互平行延伸的条形棱21和狭缝22之间。在液晶区域13A中，排列方向由位于该区域两侧的棱21和狭缝22调节。所述液晶区域(畴)在每个棱21和狭缝22的相对侧上形成，其中液晶分子13a的倾斜方向相互差180°。如图3所示，在LCD 100中，棱21和狭缝22沿相互成90°的两个方向延伸，并且各像素部分100a有四种类型的液晶区域13A，其中液晶分子13a的排列方向相互差90°。虽然棱21和狭缝22的排列不限于上述例子，但是这种排列保证了优良的视角特性。
在第一和第二衬底10a和10b的外表面上放置一对偏振片(未示出)，使其透射轴大致相互垂直(处于正交偏振状态)。如果放置偏置片使其透射轴与所有四种类型的液晶层13A的排列方向成45°，这四种液晶层13A的排列相互成90°，就能够最有效地利用液晶区域13A的阻滞作用的变化。即，应当优选偏振片的放置使得其透射轴大致与棱21和狭缝22的延伸方向成45°。在观察通常相对于显示平面水平移动的显示器件中，例如TV，为了抑制显示质量对视角的依赖，优选其中一个偏振片的透射轴沿显示平面的水平方向延伸。
具有上述结构的MVA LCD 100能够表现出视角特性极好的显示。然而，当对这种LCD采用OS驱动时，图17B中所示的现象就会发生。将参照图4和5详细描述这种现象。
使用高速相机测量了在OS驱动中所观察到的LCD 100的像素的亮度分布的变化。图4示出了该测量的结果。注意为了容易理解，示出了5℃下的测量结果。该曲线图的x轴代表在垂直于棱21和狭缝22的延伸方向上的位置，其中一个相邻狭缝22的宽度方向的中心确定为原点。测量了从施加OSV32起0msec(施加V0的状态；此时施加了OSV32)、16msec、18msec和500msec时亮度分布。注意，在一个垂直扫描周期(此例中，一帧＝16.7msec)中施加OSV32后，在后面的垂直扫描周期中继续施加V32直至施加OSV32持续了500msec。该曲线图的y轴代表相对亮度，相对于阴影区的亮度为0且后面将描述的500msec后获得的第三LC部分R3的亮度为0.1来确定该相对亮度。
所说明的例子中的LCD 100的具体元件尺寸如下。液晶层的厚度d为3.9μm，棱间的间距P为53μm，棱21的宽度W1为16μm(包括侧面的宽度4μm×2)，狭缝22的宽度W2为10μm，以及液晶区域13A的宽度W3为13.5μm。黑电压(black voltage)(V0)为1.2V，白电压(white voltage)(V255)为7.1V，并且当γ值为2.2时，用于灰度级32(透射率1.04％)的电压(V32)和OS电压(OSV32)分别为2.44V和2.67V。设定该OS电压(OSV32)使得整个像素在黑暗状态(施加V0状态)后16msec内能够产生灰度级32的亮度(透射率)。
从图4中可以发现，在每个液晶区域13A中，靠近棱21的侧面21a的部分(该部分被称作“第一LC部分R1”)亮度高，并且在这部分中，亮度在18msec时达到其最大值然后减小。相反，在除了第一LC部分R1之外的剩余部分中，亮度随时间单调增加，且一旦增加的亮度不会再降低。同样，在各液晶区域13A中，靠近狭缝22的部分(该部分被称作“第二LC部分R2”)比棱21和狭缝22之间的中心部分(该部分被称作“第三LC部分R3”)的响应速度高，这是由于前一部分受靠近狭缝22附近产生的倾斜电场的影响。因此，由条形棱21和狭缝22确定的每个条形液晶区域13A有三个响应速度相互不同的LC部分(R1、R2和R3)。
在上述的LCD100中，由于第一排列调节装置(棱21)和第二排列调节装置(狭缝22)对响应速度产生不同程度的影响，所以提供了三个响应速度相互不同的LC部分。如果第一和第二排列调节装置产生相同程度的影响，将会提供两个响应速度高且基本相等的LC部分(R1和R2)，以及一个响应速度低于其它两部分的LC部分(R3)。
接下来，将参照图5A和5B描述像素部分100a的整体透射率随时间的变化。图5A和5B分别示出了25℃和5℃下的测量结果，其中y轴代表透射率，相对于灰度级0的透射率为0％且灰度级32的透射率为100％确定该透射率。
图5A中的曲线5A-1和5A-2分别代表当液晶层的厚度d为3.9μm时，不使用OS驱动和使用OS驱动获得的结果。曲线5A-3和5A-4分别代表当元件间隙为2.8μm时，不使用OS驱动和使用OS驱动获得的结果。类似地，图5B中的曲线5B-1和5B-2分别代表当液晶层的厚度d为3.9μm时，不使用OS驱动和使用OS驱动获得的结果。曲线5B-3和5B-4分别代表当元件间隙为2.8μm时，不使用OS驱动和使用OS驱动获得的结果。作为用于上面任何情况下的液晶层的液晶材料，所选择的液晶材料的旋转粘性γ1约为140mPas，流动粘性ν约为20mm2/s，并产生对大约300nm的液晶层的阻滞作用(厚度d×双折射Δn)。
从图5A和5B可明显看出，在25℃和5℃的温度下，使用OS驱动均可观察到下面的现象。即，透射率在施加OS电压的一个垂直扫描周期内达到预定值(100％)之后减小一次，然后逐渐增加最后再次达到预定值。这种透射率随时间变化具有最低值的现象在某些情况下被称作“角形响应”。
比较图5A和图5B，发现上述现象在5℃下更明显，在5℃下液晶分子的响应速度低。即，透射率随时间变化中的最低值低并且所需的达到预定透射率值的时间更长。从图5A和5B中还发现，液晶层的厚度d越大响应速度越低，即，在两种温度下透射率低的时间周期更长。这些趋势与图20B中所示的视觉观察的结果相对应。
从上面可以认识到，之所以观察到了图20B中所示的暗带92b，是由于透射率随时间变化中有最低值存在，并且透射率随时间变化中有最低值存在的原因是由于第一、第二和第三LC部分R1、R2和R3之间的响应速度大不相同，如上面参照图4所述。将再次参照图4更详细地描述这种现象。
当施加电压时，靠近棱21的第一LC部分R1中的液晶分子已经在棱21的侧面21a的影响下处于倾斜的状态，因此这部分的响应速度高。一旦施加OS电压(OSV32)，设定该OS电压以保证在一个帧周期之内将整个像素的透射率从灰度级0转变为32，第一LC部分R1的透射率至少超过正常施加V32时获得的透射率值(图4中t＝500msec的曲线所代表的透射率值)，并且在某些情况下甚至达到或接近对应于OS电压(OSV32)的透射率值。相反，在其它部分(第二和第三LC部分R2和R3)，响应速度低，甚至当施加OSV32时在一个帧周期内也达不到对应于V32的透射率值。
在接下来的施加V32的帧周期(t＞16.7msec)里，第一LC部分R1的透射率单调减小到对应于V32的透射率值。相反，第二和第三LC部分R2和R3的透射率单调增加到对应于V32的透射率值。
即使当在其间施加OSV32的帧周期内，整个像素的透射率达到对应于V32的透射率值，该透射率也包含具有过高响应速度的成分(超过对应于V32的透射率值的透射率成分)。因此，当停止施加OSV32并且施加预定的灰度电压V32时，由于具有过高响应速度的成分减小到预定透射率的速率高于具有低响应速度的成分(第二和第三LC部分R2和R3的透射率成分)增加到预定透射率的速率，整个像素的透射率会暂时减小。之后，整个像素的透射率随具有低响应速度的成分的增加而增加。这详细解释了图5A和5B中所示的像素部分的透射率随时间的变化。
同样对TN LCD使用OS驱动，但是并未在TN LCD中观察到上述的角形响应。原因是，在TN LCD中是通过在各液晶区域(畴)中，使用在不同方向摩擦的排列薄膜调节液晶分子的排列方向来获得排列分隔的。由于排列调节力是从平面(二维)排列薄膜施加到各液晶区域的整体，因而在各液晶区域中不出现响应速度的分布。相反，在排列分隔的垂直排列LCD中，排列分隔是使用线性(一维)排列调节装置提供的。因此，具有不同响应速度的部分的形成不仅与排列调节装置的排列调节力的差别有关，而且也依赖于与排列调节装置之间的距离。
为了找到能够抑制角形响应特性的结构，即，如上所述的在施加OS电压以后透射率有最低值的现象的发生，通过改变元件参数(液晶层的厚度d，棱间距P，棱宽度W1，狭缝宽度W2，液晶区域的宽度W3，棱高度等)制作了各种具有图2和3所示的基本结构的MVA LCD，并且评估了这些LCD的响应特性。
因此，发现了下述现象。确定了通过减小液晶层的厚度d响应速度增加，如上面参照图5A和5B所述。认识到通过增加棱宽度W1和狭缝宽度W2响应速度在一定程度上趋向增加。增加棱的高度也会一定程度上增加响应速度。然而，通过调整棱宽度W1、狭缝宽度W2以及棱高度提高响应速度的效果不明显。相反，通过减小液晶区域的宽度W3(LC区域宽度W3)可获得响应速度的大幅度提高。图6示出了部分上述结果。
图6示出了施加OS电压后透射率的最低值随不同LC区域宽度W3的变化，该最低值是从图5A中所示的透射率随时间变化的测量中观察到的，不同的LC区域宽度W3来自六种类型的具有不同液晶层厚度d和棱高度的元件结构的LCD。在此测量中，灰度级32的透射率确定为100％。透射率的最低值(在某些情况下也称做“最低透射率”)在不同的液晶层厚度d下基本相同。在此测量中所使用的LCD的棱宽度W1和狭缝宽度W2大约为5μm～20μm，棱间距P大约为25μm～58μm。图6中所示的测量结果是在25℃下获得的。
从图6中可以发现下面的现象。首先，LC区域的宽度W3与最低透射率之间存在强相关联系，而与元件结构(如果棱宽度W1和狭缝宽度W2的不同也计入，则更多类型)的六种类型无关。其次，通过减小LC区域宽度W3，最低透射率基本单调增加，即响应特性提高。
图6中的结果显示，将LC区域的宽度W3减小到约14μm或更小，最低透射率可以增加到85％或更大，并且减小W3到约12μm或更小，最低透射率甚至增加到90％或更大。当最低透射率为85％或更大时图20B中暗带92b不易观察到，当然，当最低透射率为90％或更大时，其会变得更不易观察到。
实际制作了13英寸的VGA LCD样机，并且25人对该LCD的响应特性的提高的效果做了主观评估。该结果与传统LCD的结果一起在图7A和7B中示出。在此评估中使用的13英寸的VGA LCD(本发明的LCD和传统LCD)与后面将要描述的表现出图14A～14C中所示结果的LCD相同。OS驱动条件也与后面将描述的相同。下面将描述通过增加最低透射率到85％或更大，或者90％或更大所得到的效果。
在图7A和7B所示的曲线图中，x轴代表LCD的显示平板的温度(该温度指“工作温度”)，y轴代表当进行OS驱动时产生的最低透射率。通过改变LCD的工作温度，液晶材料的性质例如粘度改变，这导致LCD的响应特性变化。随工作温度的降低，响应特性退化，且随工作温度上升，响应特性提高。在此测量中，工作温度设定为5℃、15℃、25℃和40℃。当显示灰度级变化较小时，OS驱动产生的角形响应更容易发生。图7A示出了当显示灰度级从0变化到32(当灰度级为0的正方形在灰度级为32的背景中移动时)时所观察到的结果，而图7B示出了当显示灰度级从0变化到64(当灰度级为0的正方形在灰度级为64的背景中移动时)时所观察到的结果。与图7A和7B中的点重叠的符号(○、△、×)表示主观评估的结果。当在角形响应的影响下观察到类似图20B所示的暗带92b的暗带时，符号○表示几乎所有观察者都不能视觉识别这种暗带，符号△表示一些观察者可以视觉识别此暗带，但受此影响很小，×表示几乎所有观察者都能视觉识别此暗带。
从图7A和7B中可看出，当最低透射率为85％或更高时，客观评估的结果是△或○，并且当最低透射率为90％或更高时，客观评估的结果是○。在传统LCD中，灰度级从0转变到32(图7A)的情况下，只有当工作温度为40℃时最低透射率才能达到85％或更高。在通常使用的温度(室温)25℃下，最低透射率只有大约80％，客观评估为×。相反，在本发明的LCD中，在灰度级从0转变到32的情况下(图7A)，甚至当工作温度为5℃时，最低透射率也有85％或更高，而在25℃或更高的工作温度下最低透射率为90％或更高。在灰度级从0转变到64的情况下(图7B)，即使在5℃的工作温度下也能获得90％或更高的最低透射率。
如上所述，通过设置LC区域的宽度W3为大约14μm或更小，最低透射率可以为85％或更高，或者通过设置LC区域的宽度W3为大约12μm或更小，最低透射率可以为90％或更高。具有所述最低透射率的MVA LCD运动图像显示特性极好，其中即使使用OS驱动时也较少看出或几乎看不出暗带。
在现有的MVA LCD的12种模式中(包括图1C中所示的PVA LCD)(三家生产商，面板尺寸15～37英寸)，LC区域的宽度W3为约15μm～约27μm(第一排列调节装置的宽度W1为约7μm～约15μm，且第二排列调节装置的宽度为约7μm～约10μm)。根据上述结果(例如，图6)，如果像该实施例中一样使用OS驱动，将会在这些LCD中观察到暗带。
将参照图8和4描述为什么通过减小LC区域宽度W3可提高响应特性的原因。
图8的曲线图示出了LC区域宽度W3和第三LC部分R3的宽度之间的关系。如上面参照图4描述的，第三LC部分R3是液晶区域13A中远离棱21和狭缝22的部分，因此响应速度最低。
此处，如下定义第三LC部分R3使能够定量表达该部分R3的宽度。即，定义第三LC部分R3为液晶区域的一部分，其中在施加OS电压(OSV32)后的一个帧中达到的透射率是黑暗显示状态时透射率的两倍或不到两倍，其中施加OS电压使得显示状态由灰度级0(黑暗显示状态)转换到灰度级32。测量了具有不同LC区域宽度W3的LCD的透射率随时间的分布，如图4所示，其中每个LCD的第三LC部分R3的宽度都是根据上面的定义得到的。该结果在图8的曲线图中画出。图8示出了25℃和5℃下的测量结果。
图8的曲线图包括具有相同斜率的两条直线，表示第一LC部分R1和第二LC部分R2的宽度是常数，与LC区域宽度W3无关。因此，R3的宽度＝LC区域宽度W3-R1的宽度-R2的宽度，这一关系是成立的。随液晶区域13A的响应特性提高，第三LC部分R3将基本不再存在。然而，即使在这种情况下，也可能从图8的曲线图(直线)中将该第三LC部分R3的宽度确定为负值。第三LC部分R3的这一宽度可以用作表示液晶区域13A的响应特性的参数。
在图8中发现，在25℃时，当LC区域宽度W3为大约12μm或更小时，第三LC部分R3的宽度为零。即，如上定义的响应速度低的第三LC部分R3基本消失。这对应于产生图6中90％或更高的最低透射率的LC区域宽度W3，二者之间表现出充分的相关性。
在图8所示的5℃下获得的结果中，当LC区域宽度W3约为8μm或更小时，第三LC部分R3的宽度为零。因此发现LC区域的宽度W3优选的为约8μm或更小，以保证更优越的响应特性(运动图像显示特性)。
图9的曲线图是相对于第三LC部分R3的宽度从图6的曲线图重新画出的。在图9中发现，将第三LC部分R3的宽度减小到约2μm或更小，最低透射率可以为85％或更高，或将R3的宽度减小到约0μm或更小，最低透射率可以为90％或更高。
如上所述，通过减小LC区域宽度W3，能够提高响应特性，并且因此当使用OS驱动时发生的角形响应中的最低透射率(见图5A和5B)可以增加到预定透射率的85％或更高。由于这种改善，由角形响应引起的现象几乎观察不到，因而提供了允许优质运动图像显示的LCD。
制作LC区域宽度W3小于2μm的LCD是困难的。因此，优选LC区域的宽度W3为2μm或更大，并且出于相同的原因，优选棱宽度W1和狭缝宽度W2为4μm或更大。
本发明的LCD所采用的OS驱动方法并不特别限定，可以采用任何已知的OS驱动方法。例如，OS电压可以如下设定。在如上所述的显示灰度级每隔32级转换(例如从V0到V32)中，设定OS电压以使在一个垂直扫描周期内达到预定透射率时，可以通过利用每32灰度级转换所确定的OS电压值，通过内插法获得灰度级转换小于32级所要施加的OS电压。该OS电压可以根据转换前后的灰度级而变化。或者，如上面文献2中提及的，某些灰度级之间的转换也可以不施加OS电压。
在本实施例中，每隔32灰度级确定通过其在一帧周期后达到预定透射率的OS电压值，利用该已经确定的OS电压值，使用内插法获得对应于32级以内的各灰度级转换的OS电压值。使用如此获得的OS电压，驱动具有宽W3为14μm或更小的LC区域的本实施例的MVA LCD。因此，可以获得优质的运动图像显示。
然后，将描述本实施例的MVA LCD的孔径比和透射率。从图2和3中发现，减小LC区域宽度W3意味着降低孔径比((像素面积-棱面积-狭缝面积)/像素面积)，并因此降低显示亮度。因此，如果排列调节装置之间的间距(即，LC区域宽度W3)统一地减少以提高响应特性，孔径比将减小。为了避免该问题，例如在上面提到的文献1(例如，见图107)中，当一个像素的某一部分中相邻的排列调节装置之间的间距变窄时，在该像素的其它部分中该间距变宽，从而在不降低孔径比的条件下获得响应特性的提高。然而，由于上述原因，排列调节装置之间的间距有窄的和宽的部分，这将导致形成响应速度差别很大的部分(尤其是，导致响应速度低的部分的面积增加)，如文献1中所述。这将使得角形响应的问题变得显著。
根据图2和3中所示的本发明的实施例的LCD的基本结构，第一和第二排列调节装置21和22之间的间隔(即，条形液晶区域13A的宽度W3)设定在上述的范围内，因此可以抑制角形响应问题的发生。同样，虽然在所说明的实例中在一个像素中液晶区域13A的宽度统一，但是在某些情况下由于与制造工艺有关的原因(例如，在衬底键合的工艺中的对准错误)，也可以在一个像素中形成宽度W3不同的液晶区域13A。然而，在这种情况下，只要各液晶区域13A的宽度W3满足上述条件，就可以抑制角形响应问题的发生。
此外，从所进行的与本发明相关的检查中澄清，尽管LC区域宽度W3比传统使用的宽度小，但是本实施例的MVA LCD能够保持其显示亮度不降低。这归功于通过使LC区域宽度W3比传统宽度小，得到的像素的单位面积的透射率(下文称作“透射效率”)提高的意外结果。通过实际测量像素的透射率并用测量值除以孔径比来确定该透射效率。此处，透射效率由0～1之间的某个值表示。
在图10A和10B中示出了本实施例的具有各种元件参数的LCD的透射效率的结果，这些不同的元件参数如上参照图6所述。图10A和10B的曲线图中，x轴分别代表(LC区域宽度W3/狭缝宽度W2)和(狭缝宽度W2/液晶层的厚度d)。图10C示出了各LCD的孔径比。
从图10A中可以发现，当(LC区域宽度W3/狭缝宽度W2)为1.5或更小时，该透射效率相对于传统获得的(约0.7)有相当的提高。同样，在图10B中发现，当(狭缝宽度W2/液晶层的厚度d)约为3或更大时，该透射效率稳定在约0.7或更大。
将参照图11描述图10A中所示的减小LC区域宽度W3会提高透射效率的原因。图11示意性地示出了液晶区域13A中位于狭缝22附近的液晶分子13a是如何排列的。在液晶区域13A的液晶分子13a中，那些靠近条形液晶区域13A的边13X(长边)在倾斜电场的影响下在垂直于长边13X的平面内倾斜。相反，位于液晶区域13A的与长边13X相交叉的边13Y(短边)附近的液晶分子13a在倾斜电场下，沿不同于长边13X附近的液晶分子13a的倾斜方向倾斜。换言之，靠近液晶区域13A的短边13Y的液晶分子13a沿不同于由狭缝22的排列调节力确定的预定排列方向倾斜，其扰乱了液晶区域13A中的液晶分子13a的排列。通过减小液晶区域13A的宽度W3(即，减小(短边长度/长边长度)的值)，在狭缝22的排列调节力的影响下沿预定方向倾斜的液晶分子13a在液晶区域13A的所有液晶分子13a中的比例增加，从而增加了透射效率。通过这种减小LC区域宽度W3的方式，获得的是液晶区域13A中的液晶分子13a稳定排列的效果，由此透射效率提高。
从各种方式的检查中发现，当液晶层的厚度d小，例如小于3μm时，通过减小LC区域宽度W3获得的使排列稳定的效果(提高透射效率的效果)表现显著。原因分析如下。当液晶层的厚度d较小时，来自狭缝22的倾斜电场的作用更强。然而，此时，来自位于像素电极12附近的栅极总线和源极总线的电场，或者来自相邻的像素电极的电场对液晶层的影响更大。这些电场产生扰乱液晶层13A中的液晶分子13a的排列的效果。因此，可以说在液晶层的厚度d小的情况下，上述的排列稳定的效果表现显著，其中液晶分子13a的排列趋向于被扰乱。
本实施例中例举的LCD包括相对厚的覆盖栅极总线和源极总线的层间绝缘膜52，并且像素电极12在层间绝缘膜52上形成，如图2所示。将参照图12A和12B描述层间绝缘膜52对液晶分子13a的排列的影响。
如图12A所示，本实施例的层间绝缘膜52相对较厚(例如，厚度为约1.5μm～约3.5μm)。因此，即使像素电极12和栅极总线或源极总线51通过其间的层间绝缘膜52相互重叠，其间形成的电容也太小而不会对显示质量有影响。同样，存在于相邻的像素电极12之间的液晶分子13a的排列也是主要受对立电极11和像素电极12之间产生的倾斜电场影响，这在图12A中通过电力线示意性示出，而几乎不受源极总线51影响。
相反，当形成相对薄的层间绝缘膜52’(例如厚度为几百纳米的SiO2薄膜)时，如果例如源极总线51和像素电极12通过其间的层间绝缘膜52’相互重叠，会形成相对大的电容，导致显示质量退化。为了防止这种问题，如图12B所示，所作的排列避免像素电极12和源极总线51之间的重叠。在这种排列中，像素电极12和源极总线51之间产生的电场对存在于相邻的像素电极12之间的液晶分子13a影响大，这在图12B中通过电力线示出，导致对位于像素电极12末端的液晶分子13a的排列的扰乱。
比较图12A和12B可明显看出，通过像本实施例所例举的LCD那样提供相对厚的层间绝缘膜52，液晶分子13a基本不受来自栅极总线/源极总线的电场影响，因而可以使用排列调节装置方便地使其沿所需方向排列。此外，由于使用相对厚的层间绝缘膜52使来自总线的电场的影响被最小化，所以通过减小液晶层的厚度获得的排列稳定效果能够显著表现。
在上述的实施例中，棱21和狭缝22的组合被用作第一和第二排列调节装置的组合。通过棱-棱组合和狭缝-狭缝组合也可以获得基本相同的效果。或者，为了加强狭缝22的排列调节力，可以在狭缝22的较低的面(与液晶层13相对的面)上放置电极(例如，当贯穿像素电极形成狭缝时的存储电容器电极)，该电极的电势不同于贯穿其形成狭缝22的电极的电势。
以响应特性为出发点，优选小的液晶层13的厚度d(例如，见图5A和5B)。通过在具有上述结构的LCD中将液晶层13的厚度d设定为小于3μm，能够提供允许更高清晰度运动图像显示的MVA LCD。
将参照图13A和13B描述为什么通过减小液晶层13的厚度d会提高响应特性的原因。
在图13A的曲线图中，x轴代表液晶区域13A的宽度W3和液晶层13的厚度d的乘积，y轴代表透射率周转时间。参照图13B描述此处“透射率周转时间”的定义。如上所述，在OS驱动中，图13B示意性示出了透射率随时间的变化。具体说来，通过施加OS电压(在0ms时刻)，透射率在一帧(16.7ms时刻)后达到预定值，然后减小到最低值。然后，透射率逐渐增加到接近对应于预定灰度电压的值。在透射率的这种变化中，从第一次到达预定透射率的时刻(16.7ms)经过最低值到达预定透射率的99％的时刻之间的时间长度被称为“周转时间”。注意所说明的结果是当显示灰度从0转变到32时获得的。
从图13A中发现，(d×W3)越小，透射率周转时间越短，表现出越优秀的响应特性。优选LC区域的宽度W3设定为14μm或更小，如上所述。在这种情况下，如果液晶层的厚度设定为小于3μm，则透射率周转时间将约为100ms或更短。
如上所述，通过将LC区域的宽度W3设定为14μm或更小且将液晶层的厚度d设定为小于3μm，可以抑制与角形响应有关的问题的发生，并且进一步提高响应特性。
如上所述，实际制作了13英寸VGA LCD的样机，并且评估了其运动图像显示的性能。评估结果如下。对于元件参数，使用基本与图4所示的LCD 100中所例举的相同的值，除了在此例中LC区域宽度W3设定为10.7μm并且液晶层厚度d为2.5μm。为了比较，还评估了其中液晶层厚度d为3.4μm且LC区域宽度W3为15.4μm的传统LCD的特性。
图14A～14C示出了传统LCD和本发明的LCD的像素部分的整体透射率随时间变化(角形响应特性)的评估结果。具体说来，图14A～14C示出了当灰度级显示从0转变到32(图14A)，从0转变到64(图14B)以及从0转变到96(图14C)时所观察到的角形响应的特性。注意本发明的LCD和传统LCD均使用OS驱动，且工作温度为5℃。
从图14A～14C中发现，在上面的任何情况下，在其中响应特性已经得到提高的本发明的LCD中，最低透射率高于传统LCD中的最低透射率，可获得对应于预定灰度级的透射率的80％或更大。此外，作为以上述方式进行的客观评估的结果，当对传统LCD进行OS驱动时观察到暗带，而对本发明的LCD进行OS驱动时几乎识别不出暗带。
接下来，将参照下面的表1～6描述本发明的LCD和传统LCD的OS驱动的具体条件和响应特性。注意，表1～6示出的是5℃下获得的结果。
在表1～6中，左端(起)的值表示原始状态中的显示灰度级，最上行的(端)的值表示重写后的显示灰度级。此处，将描述的是原始状态的显示灰度级是0的情况。
表1和表4中分别示出了用于本发明的LCD和传统LCD的所设定OS电压值(此处由相对应的显示灰度级表示)的设定。例如，如表1所示，对于显示从灰度级0到32的转变，施加对应于灰度级94的电压值作为OS电压。至于表1和4中未示出的灰度级，基于表1和4中设定的关系准备了图15所示的曲线图，以通过内插法获得相应的OS灰度级。
表2和3分别示出了当对本发明的LCD不使用OS驱动和使用OS驱动时所需的响应时间。类似地，表5和6分别示出了当对传统LCD不使用OS驱动和使用OS驱动时所需的响应时间。该测量中使用的响应时间(单位msec)是指当灰度级的每个转换中预定透射率从0％变到100％时，透射率从10％变化到90％所需要的时间。
如表1和4所示，每隔32灰度级设定OS电压以便在一帧周期内达到预定灰度级。例如，如表1中所示，对于本发明的LCD，用于使灰度级从0转换到32的OS电压(OSV32)设定为V94(对应于灰度级94的电压)。这意味着施加V94代替常规驱动中施加的V32。对于传统LCD，如表4所示，用于使灰度级从0转换到32的OS电压(OSV32)被设定为V156(对应于灰度级156的电压)。传统LCD中的OS电压值较高的原因在于本发明的LCD响应特性更优秀(响应时间更短)，从表2和5之间的比较这是显而易见的。根据这些表格，还证明了上述结构提高了响应特性。
从表2所示的响应时间中发现，在本发明的LCD中，当不使用OS驱动时，在低灰度级显示中响应时间趋向于大于一帧周期(16.7msec)。然而，使用OS驱动，对于所有灰度级，响应时间可以变得小于一个帧周期，如表3所示。此外，如上所述角形响应的问题不再发生。相反，当对传统LCD使用OS驱动时，响应时间大大提高，如表6所示，但是在某些情况下仍然大于一个帧周期，而且还会发生如上所述的角形响应的问题。
表1OS数量结束

表2(无OS，10-90％) 结束

表3(有OS，10-90％) 结束

表4OS数量 结束

表5(无OS，10-90％) 结束

表6(有OS，10-90％) 结束

如上所述，通过采用OS驱动本发明的LCD表现出极好的运动图像显示特性。因此，通过另外提供用于接收电视广播的电路，该LCD适合用作允许高清晰度运动图像显示的LCD TV。为了获得OS驱动，可以广泛采用已知的方法。还可以提供用于施加OS电压的驱动电路，所施加的OS电压高于提前确定的对应于预定灰度级的灰度电压(或者可能施加该灰度电压)。或者，OS驱动可以通过软件实现。
在上面的实施例中，描述了采用OS驱动的本发明。也有不采用OS驱动而以类似的方法施加电压的情况(例如，以V0→V94→V32的顺序施加显示信号电压)。在这种情况下，同样可以获得本发明的效果。
如上所述，本发明实施例的MVA LCD呈现出良好的运动图像显示性质，其中形成在排列调节装置(棱和狭缝)之间的条形液晶区域的宽度是14μm或者更少。然而，已经发现在该实施例的MVA LCD中，在从由和左倾斜方向观察器件时所观察到的亮度差异比传统的MVALCD更加明显。该问题将参考图16A和16B进行讨论。图16A是进一步示出在图2所示的MVA LCD 100的平面图，图16B是示出图16A中的延水平方向(横向方向)的截面图。
如在图16A中所示，在棱21和狭缝22之间形成的条形液晶区域包括液晶区域A，B，C，D，其中在液晶区域A中当施加至少一个预定电压时(电压等于或者高于阈值电压)液晶分子向第一方位角方向倾斜，在液晶区域B中液晶分子向与第一方位角方向相差180°的第二方位角方向倾斜，在液晶区域C中液晶分子向与第一方位角方向相差90°的第三方位角方向倾斜，在液晶区域D中液晶分子向与第三方位角方向相差180°的第四方位角方向倾斜。
如在这里使用的，液晶分子倾斜的“方位角方向”指的是平行于衬底的平面中的方位角，表示当投影到衬底10b(观察者观察到的下衬底)时对应于液晶分子13a的长轴的行部分的取向，如在图16B中所示，并且“方位角方向”用一种矢量来表示，该矢量的箭头对应于远离衬底10b的行部分的端部。四个液晶区域A到D是由它们的“方位角方向”所表征的区域，这些方位角由图16A中的各个箭头所表示。尽管在图16A中示出每个液晶区域A到D，但是对于每个区域A到D来讲可以在一个像素中形成两个或者多个区域。注意，在下面的讨论中，当提到液晶区域A到D时，它们包括在一个像素中具有所有这些液晶区域A到D，并且液晶区域A，B，C，D的总面积分别用a，b，c，d来表示。
通过将一个像素分成四个液晶区域A到D，该四个液晶区域具有如上所述的互相相差90°的四个方位角方向，这样就获得了宽视角特性。然而，如在后面所述的，如果液晶区域A和C的总面积a+c不同于液晶区域B和D的总面积b+d，则当从右和左倾斜方向观察器件时在显示亮度中产生差异，这样使得观察者感觉很奇怪。
在灰度显示状态中，液晶区域A和B中的液晶分子13a是向互相差180°的方位角方向进行倾斜，如在图16B中所示。当两个液晶区域A和B是从前面N观察时(沿着垂直于显示板的方向)，液晶层13的延迟对于这两个区域来讲是相同的。然而，当以在图16B中示出的倾斜方向I(与垂直于显示板的方向倾斜)观察器件时，液晶区域A的延迟小于当从前面观察时的所给定的情况，但是液晶区域B的延迟大于当从前面观察时的所给定的情况。因此，当以倾斜方向观察器件时，液晶区域A的延迟和液晶区域B的延迟之间产生差异。同样在液晶区域C和D之间产生差异。
像素的显示特性是液晶区域A到D的显示特性的总和。因此，如果液晶区域A和C的总面积(a+c)不同于液晶区域B和D的总面积(b+d)，则在显示特性中产生差异。特别是，在通常的黑模式MVA LCD中，称作“白漂浮”的现象就会很明显。“白漂浮”是在亮度变得比对应于给定γ特性的亮度更强时出现的现象。该“白漂浮”在以右和左倾斜方向观察器件时有所不同。这将参考图17进行描述。
图17是其中x轴代表前面相对亮度，y轴代表在右/左倾斜视角(60°)处的相对亮度。如在这里使用的，前面相对亮度指的是相对于最大亮度为1(这里，256灰度显示级中的等级255是从0到255，γ＝2.2，)，通过将在从图16B中前面N观察设备时所获得的亮度(实际测量的值)标准化从而获得的相对亮度。在右和左倾斜视角处的相对亮度(例如，右倾斜视角是在图16B中示出的倾斜角I)指的是在前面相对亮度的情况下，通过将在每个视角处的亮度(实际测量的值)标准化而得到的相对亮度。
图17示出了右和左倾斜视角相对亮度偏离于LCD的前面相对亮度的程度，在该LCD中((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)是0.166和0.045。这里，((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)被用作表示液晶区域A到D的面积中的非平衡的参数，这种非平衡造成右和左倾斜视角之间的白漂浮中的差异。这种液晶区域A到D的面积中的不平衡主要是由具有棱21的衬底10a相对于具有狭缝22的衬底10b的排列上的偏差造成的。因此，在某些情况下，((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)被称作是“棱偏差量”。
如在图17中发现，如果液晶区域A和C的总面积大于液晶区域B和D的总面积((a+c)-(b+d)＞0)，则在右倾斜视角处的相对亮度大于(即，白漂浮更强)左倾斜视角处的相对亮度。当(a+c)-(b+d)的值变大时，右和左倾斜视角之间的相对亮度的差异变大。随着右和左倾斜视角之间的白漂浮中的差异增大，观察者开始感觉奇怪。作为各种方式的检查的结果，已经发现降低右和左倾斜视角之间的白漂浮中的差异是最重要的，而不是抑制白漂浮的程度(增大相对亮度的量)。
考虑到上面的情况，检查了在右和左倾斜视角之间的(在该视角处观察者开始感觉奇怪)白漂浮中差异的定量确定。
首先，假设作为在右和左倾斜视角处的相对亮度，使用了在灰度级127处对应于前面相对亮度(大约0.22)的相对亮度的值，γ＝2.2，并且视角为60°。即，假设由图17中的箭头N到I表示的“白漂浮”的程度由下面的表达式(1)表示。
白漂浮＝在右或左的60°视角处的相对亮度/前面亮度(1)实际制作了具有图2中所示结构的13英寸的VGA LCD的样机，并且获得了从上述表达式(1)和棱偏差量((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)中得到的白漂浮之间的相对关系。在图18中示出了该结果。下面是在该实例中使用的样机LCD的具体的元件参数。液晶层的厚度d为2.5μm，棱间间距P为40μm，棱宽度W1为8μm，狭缝宽度W2为10μm，LC区域宽度(ITO宽度)W3为11μm。
图18图表的y轴代表通过将在右或左倾斜视角处的相对亮度除以在a＝c＝b＝d时获得的相对亮度而得到的值，该值是在存在棱偏差时所观察到的白漂浮(相对于不存在棱偏差时观察到白漂浮的情况)中的标准化值。在图18图表的(a+c)-(b+d)＜0侧上的点是实际测量的点，而在图表的(a+c)-(b+d)＞0侧上的点是通过将相对于(a+c)-(b+d)＝0轴(基于横向对称)来转换实际测量的值而得到的。
根据LCD的像素的显微照片确定了样机LCD的液晶区域A到D的总面积a，b，c，d。如从图18中发现的，白漂浮具有相对于棱偏差量的线性关系。
检查了右和左倾斜视角之间的白漂浮中的差异对于显示质量的影响，并且结果在表7和图19中示出。图19是根据图18的图表确定的、相对于棱偏差量的绝对值|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|，通过绘制右和左倾斜视角(60°)之间的白漂浮中的差异而得到的图表。图19还示出了由25人对于白漂浮中的差异所做的主观评估的结果。在表7和图19中，符号○表示在白漂浮中没有可识别的差异，符号△表示在白漂浮中的差异是可以识别的但是并不令人讨厌，符号×表示在白漂浮中的差异确定为是令人讨厌的。
表7

根据主观评估的结果，发现60°的倾斜视角之间的白漂浮中的差异小于大约0.32时对于观察者来讲并不令人讨厌，并且当它小于大约0.26时白漂浮中的差异是不能识别的。根据在图19中的图表，发现为了保证60°的倾斜视角之间的白漂浮中的差异小于大约0.32，则应当满足关系式|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.25，并且为了确保小于大约0.26的60°的倾斜视角之间的白漂浮中的差异，应当满足关系式|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.20。
棱偏差，即|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＞0主要是在具有棱21的衬底10a和具有狭缝22的衬底10b键合在一起的步骤中由于排列偏差造成的。
设计在此示出的MVA LCD使得棱21和狭缝22具有互相平行延伸的各个固定的宽度，并且每个棱21二等分两个临近的狭缝22之间的间距。换句话说，进行这样的设计以便放置棱21和狭缝22，使得在每个像素中条形液晶区域的宽度是固定的。然而，在实际的LCD制作中，发生的排列偏差造成每个棱21与二等分两个临近狭缝22的位置的偏差。在当前大批量的制作中，排列的偏差是大约±5μm。
在当前市场上可获得的MVA LCD(面板尺寸15英寸或者更大)的LC区域宽度W3的最小值是大约15μm。如果发生大约5μm的排列偏差，侧棱偏差|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|是大约0.33(＝10/30)。如从图19中示出的结果可以发现，使用该棱偏差量，对于右和左倾斜视角之间的白漂浮中差异的主观评估是×。即，只要接受了当前的排列边缘(margin)，就很难以高产量制作满足|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.25的LCD。
特别是，如上所述在通过设置LC区域宽度在14μm或更小，优选的是在12μm或更小的情况下，在成功改进运动图像显示特性的LCD中，必须减小排列边缘。例如，在LC区域宽度W3为12μm的情况下，必须控制排列的偏差以小于±3μm来满足|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.25。作为另一产生棱偏差的原因，考虑棱构图的精确性。所述棱通常是使用光敏树脂在光刻工艺中形成的。在制作大尺寸的LCD面板中(30英寸或者更大，例如)，在面板平面中的棱偏差量是随着曝光条件的变化而改变。最终，虽然棱偏差量落入在显示板的某些区域的预定范围之内，但是却落在了显示板的其他区域的预定范围之外。为了避免这种问题的产生，优选的是在形成棱的光刻工艺的曝光步骤中采用透镜扫描方法(例如，参见日本专利申请公开号No.2002-217101)。
尽管在上面的实施例中示出了具有棱和狭缝的MVA LCD(参见在图1A中示出的LCD 10A)，但是本发明也可适用于只使用棱作为排列调节装置的MVA LCD(参见在图1B中的LCD 10B)以及只使用狭缝作为排列调节装置的MVA LCD(参见在图1C中示出的LCD 10C)。
因此，根据本发明，提高了具有大视角特性的排列分隔的垂直排列LCD的响应特性，并且因此提供了允许高清晰度运动图像显示的LCD。尤其是，可以对排列分隔的垂直排列LCD采用0S驱动，而不发生由于角形响应导致的显示质量的退化，并且由此提供了允许高清晰度运动图像显示的LCD。本发明的LCD有各种应用，例如TV。
虽然以优选实施例描述了本发明，但是对于本领域的技术人员，对所公开的发明做多种修改以及采用多种上述具体列出的实施例之外的实施例是显而易见的。因此，通过附加权利要求书覆盖所有的在本发明的宗旨和范围之内的对本发明的修改。
权利要求
1.一种具有多个像素的液晶显示器件，每个像素具有第一电极、与第一电极相对的第二电极，以及置于第一和第二电极之间的垂直排列液晶层，该器件包括具有第一宽度的条形的第一排列调节装置，位于液晶层的第一电极侧；具有第二宽度的条形的第二排列调节装置，位于液晶层的第二电极侧；以及确定在第一排列调节装置和第二排列调节装置之间的具有第三宽度的液晶区域，其中第三宽度是在2μm到14μm的范围，并且液晶区域包括液晶区域A，B，C，D每个中的至少一个，在液晶区域A中当施加至少一个预定电压时液晶分子向第一方位角方向倾斜，在液晶区域B中液晶分子向与第一方位角方向相差180°的第二方位角方向倾斜，在液晶区域C中液晶分子向与第一方位角方向相差90°的第三方位角方向倾斜，在液晶区域D中液晶分子向与第三方位角方向相差180°的第四方位角方向倾斜，并且在多个像素的每个像素中，在a，b，c，d分别是液晶区域A，B，C，D的总面积时，满足关系式|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.25。
2.权利要求1的液晶显示器件，其中满足|((a+c)-(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.2。
3.权利要求1的液晶显示器件，其中第三宽度为12μm或更小。
4.权利要求3的液晶显示器件，其中第三宽度为8μm或更小。
5.权利要求1的液晶显示器件，其中第一排列调节装置是棱，第二排列调节装置是在第二电极中形成的狭缝。
6.权利要求1的液晶显示器件，其中第一宽度是在4μm到20μm的范围，且第二宽度是在4μm到20μm的范围。
7.权利要求1的液晶显示器件，其中第一电极是对立电极，第二电极是像素电极。
8.权利要求1的液晶显示器件，其中液晶层的厚度小于3μm。
9.权利要求8的液晶显示器件，其中第二宽度/液晶层的厚度为3或更大。
10.权利要求7的液晶显示器件，其中第三宽度/第二宽度为1.5或更小。
11.权利要求1的液晶显示器件，还包括彼此相对放置的一对偏振片，其间有液晶层，该对偏振片的透射轴相互正交，其中一个透射轴沿显示面的水平方向延伸，并且放置第一和第二排列调节装置以便沿与该一个透射轴成约45°的方向延伸。
12.一种电子设备，包括权利要求1中的液晶显示器件。
13.权利要求12的电子设备，还包括用于接收电视广播的电路。
全文摘要
本发明的液晶显示器件具有多个像素，每个像素具有第一电极、与第一电极相对的第二电极，以及置于第一和第二电极之间的垂直排列液晶层。该器件包括具有第一宽度的条形的棱，位于液晶层的第一电极侧中；具有第二宽度的条形狭缝，位于液晶层的第二电极侧中；以及确定在所述棱和狭缝之间的具有第三宽度的条形液晶区域。该第三宽度为2μm～14μm。液晶区域包括四个液晶区域A，B，C，D中的至少一个，其中液晶分子以互相相差90°的方向倾斜。在每个像素中，在a，b，c，d分别是液晶区域A，B，C，D的总面积时，满足关系式|((a+c)－(b+d))/(a+b+c+d)|＜0.25。
文档编号G02F1/1335GK1670582SQ200510055809
公开日2005年9月21日 申请日期2005年3月16日 优先权日2004年3月16日
发明者久保真澄, 山本明弘, 大上裕之, 越智贵志 申请人:夏普株式会社