液晶显示装置的制作方法

专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及液晶显示装置，尤其涉及垂直对齐模式的液晶显示装置。
技术背景液晶显示装置具有诸如厚度小、重量轻和功耗低等多种特征，并被应用于各种用途，例如，OA设备、信息终端、时钟以及TV。尤其是，包括薄膜晶体管(TFT) 的液晶显示装置具有高响应率，因此，它用作显示大量信息的TV、计算机等的监 视器。为了提高显示速度，已经研究取代常规显示模式的使用向列型液晶的OCB模 式、VAN(垂直对齐向列)模式、HAN(混合对齐向列)模式和n对齐模式；以及使用 近晶型液晶的SSFLC(表面稳定铁电液晶)模式和AFLC(反铁电液晶)模式。对于这些显示模式，尤其是VAN模式具有比常规的TN(扭曲向列)模式高的 响应速度。VAN模式的另外特征是由于垂直对齐而不需要可导致诸如静电击穿之 类的缺陷的摩擦工艺。需要特别注意多域VAN模式，其中关于视角的补偿设计相 对简单(参见，例如，日本专利第2565639号)。根据显示方法将液晶显示装置分成使用环境光的反射液晶显示装置以及使用 背光的透射液晶显示装置。此外，已知既采用反射液晶显示装置结构又采用透射液 晶显示装置结构的透反射液晶显示装置。在透反射液晶显示装置中，在光穿过透射显示区和反射显示区之间的液晶层 时发生相位差。已经提出了用于消除这一相位差的各种手段(参见，例如，日本专 利申请特开第2006-78742)。然而，关于上述的液晶显示装置，在液晶显示装置中像素电极的短侧宽度约 为50pm或更小的情况下，可能发生由于设置在透射显示区中的凸出引起孔径比损 失或由于凸出引起的绝缘层的一部分处的漏光。此外，因为在设置于对衬底上的对电极缺失图案的区域中没有设置对电极以 控制对齐，所以该区域中的电场变得比其它区域低。结果，即使在施加电压时，缺失图案区的透射率变得低于其它区域。此外，当施加电压时，电极缺失部分中心部分附近区域变成液晶分子对齐的 特定点，并且该区域转变成光学上的黑暗状态。简言之，在电极缺失部分的中心部 分附近，在某些情况下透射率减小并且可发生亮度损失。另一方面，在设置了设置于像素电极中的接触孔的区域中，由于该凹陷液晶 层的厚度变得与期望值不同。因此，在设置了接触孔的区域和其它区域之间发生光 的相位差。因此，在设置了接触孔的区域中不能获得正确的光学特性。此外，可能有这样的情况由于所述凹陷的影响，在设置接触孔的区域中液 晶分子的对齐状态变得不稳定。结果，当显示图像时，可能发生屏幕图像质量的劣 化，诸如余辉或粗糙。此外，如果在电极缺失图案的中心部分和设置接触孔的部分之间存在位置上 的位移，则由于相应的部件引起的光学损失将被结合起来，并且液晶显示装置的光 学特性可能劣化。发明内容考虑到上述的问题进行了本发明，并且本发明的目的是提供一种抑制光学特 性劣化和显示屏幕质量降低的液晶显示装置。根据本发明的一个方面，提供了一种液晶显示装置，它包括阵列衬底；设 置在阵列衬底上的多根信号线；与多根信号线垂直的多根扫描线；设置在信号线和 扫描线之间的交叉部分并连接到信号线和扫描线的开关元件；设置在阵列衬底上的 矩阵中的像素电极和存储电容电极；连接像素电极和开关元件或开关元件和存储电 容电极的接触孔；设置成与阵列衬底相对的对衬底，并在其间形成间隙；形成于对 衬底上的对电极；以及保持在阵列衬底和对衬底之间并由具有负介电常数各向异性 的液晶形成的液晶层，对电极具有设置在与接触孔相对位置处的电极缺失部分。本发明可提供一种抑制光学特性劣化及显示屏幕质量降低的液晶显示装置。本发明的另外的目的和优点将在以下的描述中阐述，并将从以下的描述中部 分显而易见，或可通过本发明的实施来理解。本发明的目的和优点可借助于下文具 体指出的手段和结合来实现并获得。


包括于此并构成说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并且和上面给出的一般描述和以下给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。 图1是示出根据本发明的第一实施例液晶显示装置的示例的立体图； 图2是用于描述图1所示的液晶显示装置的结构的示例的视图； 图3是用于详细描述图1所示的液晶显示装置的结构的示例的横截面图； 图4示出在图1所示的液晶显示装置中的扫描线和信号线之间的交叉点附近的阵列衬底的横截面结构的示例；图5是用于描述根据本发明的第一实施例的液晶显示装置的第一示例的液晶显示装置的显示器像素结构的示例的视图；图6示出图5所示的显示器像素的横截面的示例，该横截面沿图5中的线VI-VI'截取；图7是用于描述根据本发明的第一实施例的液晶显示装置的第一比较例的液 晶显示装置的显示器像素的结构的示例的视图；图8示出图7所示的显示器像素的横截面的示例，该横截面沿图7中的线viii-vm'截取；图9是用于描述根据本发明的第一实施例的液晶显示装置的第二示例的液晶 显示装置的显示器像素结构的示例的视图；图10示出图9所示的显示器像素的横截面的示例，该横截面沿图9中的线 X-X'截取；图11是用于描述根据本发明的第一实施例的液晶显示装置的第三示例的液晶 显示装置的显示器像素结构的示例的视图；图12示出图ll所示的显示器像素的横截面的示例，该横截面沿图11中的线 XII-XII'截取；图13是示出根据本发明的第一实施例的液晶显示装置的示例和比较例的液晶 显示装置的评价结果的示例的图表；图14是用于描述根据本发明的第二实施例的液晶显示装置的第一示例的液晶 显示装置的显示器像素结构的示例的视图；图15A示出图14所示的显示器像素的横截面的示例，该横截面沿图14中的 线XV-XV'截取；图15B示出图14所示的显示器像素的横截面的另一个示例，该横截面沿图 14中的线XV-XV'截取；图16是用于描述根据本发明的第二实施例的液晶显示装置的第二示例的液晶显示装置的显示器像素结构的示例的视图；图17A示出图16所示的显示器像素的横截面的示例，该横截面沿图16中的线xvn-xvir截取；图17B示出图16所示的显示器像素的横截面的另一个示例，该横截面沿图16中的线xvn-xvir截取；图18是用于描述根据本发明的第二实施例的液晶显示装置的第一比较例的液 晶显示装置的显示器像素结构的示例的视图；图19A示出图18所示的显示器像素的横截面的示例，该横截面沿图18中的 线XIX-XIX谱取；图19B示出图18所示的显示器像素的横截面的另一个示例，该横截面沿图 18中的线XIX-XIX'截取；图20是用于描述根据本发明的第二实施例的液晶显示装置的第二比较例的液 晶显示装置的显示器像素结构的示例的视图；图21A示出图20所示的显示器像素的横截面的示例，该横截面沿图20中的线xxi-xxr截取；图21B示出图20所示的显示器像素的横截面的另一个示例，该横截面沿图20中的线xxi-xxr截取；图22是示出根据本发明的第二实施例的液晶显示装置的示例和比较例的液晶 显示装置的评价结果的示例的图表；具体实施方式
现在将参考附图描述根据本发明的液晶显示装置的第一实施例。如图l所示， 根据第一实施例的液晶显示装置1包括液晶显示面板100，该液晶显示面板100包 括阵列衬底101、与阵列衬底101相对设置的对衬底102、同时在其间形成一间隙、 以及保持在阵列衬底101和对衬底102之间的液晶层106。液晶显示面板IOO具有由多个以矩阵排列的显示器像素PX组成的显示区110 以及围绕显示区110的外围区120。如图1所示，显示区110形成于由外边缘密封 构件103围绕的区域内，并且沿显示区110的外围设置外围区120。如图2所示，将多根信号线XI至Xn和多根扫描线Yl至Ym设置在显示区 IIO上以便互相交叉。在图l所示的外围区120中，阵列衬底101包括驱动扫描线 Yl至Ym的扫描线驱动电路121以及驱动信号线X1至Xn的信号线驱动电路122。在显示区110中，阵列衬底101包括设置在相应的显示器像素PX中并排列成矩阵的(mxn)个像素电极131。另一方面，对衬底102包括与所有的像素电极131 相对的对电极173，同时液晶104被置于其间。液晶层106的液晶104具有负介电常数各向异性。在没有电压施加在像素电 极131和对电极173之间的状态下或在比闽值电压的低的电压被施加在其间的状态 下，液晶104基本垂直于阵列衬底101或对衬底102排列。另一方面，在将阈值电压或更高的电压施加到像素电极131和对电极173之 间的状态下，液晶104与阵列衬底101或对衬底102倾斜或基本平行地排列。此时， 液晶104具有其倾斜方向基本由电力线105的方向确定的特性。阵列衬底101包括数量为(m x n)的薄膜晶体管(TFT)，这些晶体管与(m x n)个 像素电极131相关联并作为开关元件140设置在扫描线Y和信号线X之间的交叉 点附近。开关元件140的源电极145(图4所示)连接到相关联的信号线X(或与信号线X 整体地形成)。开关元件140的栅电极143(图4所示)连接到相关联的扫描线Y(或 与扫描线Y整体地形成)。开关元件140的漏电极144(图4所示)连接到相关联的像 素电极131(或与像素电极131整体地形成)。此外，阵列衬底101包括存储电容电极151，该电极151被设置为与相关联的 像素电极131的电位相同。此外，阵列衬底101包括存储电容线152以及连接到存 储电容线152和对电极173的对电极驱动电路123，该存储电容线152被设置成与 相关联的存储电容电极151相对，并且在存储电容线152和存储电容电极151之间 构成存储电容。对电极驱动电路123执行控制，以将每一存储电容线152和对电极173设置 为预定电位。存储电容由每一存储电容电极151和连接于此的存储电容线152构成。图3是在外围区120和显示区110之间的边界附近区域的液晶显示面板100 的横截面图。图4是在图2所示的扫描线Y和信号线X之间的交叉点附近区域的 阵列衬底101的横截面图。以下将详细描述图3和图4中所示的结构部件。如图3和图4所示，阵列衬底101包括诸如玻璃衬底之类的透明绝缘衬底111， 并且还包括附连到绝缘衬底111的背面的偏振板(polarizerplate)PLl。在显示区110 中，将底涂层(undercoat)112设置在绝缘衬底111上。将开关元件140设置在底涂 层112上。开关元件140包括由多晶硅膜在底涂层112上形成的半导体层141。半导体层141包括沟道区141C以及通过在沟道区141C的两侧掺杂杂质形成的漏区141D和 源区141S。此外，由惨杂杂质的多晶硅膜形成的存储电容电极151被设置在底涂 层112上。在底涂层112、半导体层141和存储电容电极151上形成栅绝缘膜142。在栅 绝缘膜142上形成栅电极143、与栅电极143整体形成的扫描线Y以及存储电容线 152。存储电容线152的一部分与存储电容电极151相对。存储电容线152由与扫 描线Y的材料相同的材料形成，并与扫描线Y基本平行地延伸。将层间绝缘膜113设置在栅绝缘膜142、栅电极143、扫描线Y和存储电容线 152上。将漏电极144、信号线X、源电极145和接触电极153设置在层间绝缘膜 113上。将信号线X设置成基本垂直于扫描线Y和存储电容线152。信号线X、扫描 线Y和存储电容线152由具有阻光性质的低电阻材料形成。例如，扫描线Y和存储电容线152由钼-钩形成。在大多数情况下，信号线X 由铝形成。漏电极144和源电极145经由穿透栅绝缘膜142和层间绝缘膜113的接 触孔114A和114B连接到漏区141D和源区141S。接触电极153经由穿透栅绝缘膜142和层间绝缘膜113的接触孔154连接到 存储电容电极151。接触电极153由与漏电极144和源电极145的材料相同的材料 形成。在显示区110中，还将透明树脂层115设置在层间绝缘膜113、漏电极144、 源电极145、扫描线Y、信号线X以及接触电极153上。在外围区120中，还设置 阻光层116。将由诸如ITO(氧化铟锡)之类的透光导电材料形成的像素电极131设置在透明 树脂层115上。将像素电极131经由穿透透明树脂层115的接触孔117连接到开关 元件140的源电极145。此外，将各自具有例如2.0pm高度的柱形隔片118设置在 透明树脂层115上。将对齐膜119设置在透明树脂层115和像素电极131上，以便覆盖柱形隔片 118。对齐膜119用于使液晶层106的液晶104沿基本垂直于阵列衬底101的衬底 表面的方向对齐。另一方面，对衬底102包括诸如玻璃衬底之类的透明绝缘衬底171,并将偏振 板PL2附连到绝缘衬底171的正面。在显示区110中，对衬底102包括设置在绝 缘衬底171上的红滤色器层172R、绿滤色器层172G和蓝滤色器层172B。对电极173设置在滤色器上，使得对电极173可由所有的像素电极131相对。对电极173由诸如ITO之类的透光导电材料形成。将对齐膜174设置在对电 极173上。对齐膜174用于使液晶层106的液晶104沿基本垂直于对衬底102的衬 底表面的方向对齐。阵列衬底101和对衬底102经由外边缘密封构件103彼此附连。 对齐膜119直接形成于像素电极131上，而对齐膜174直接形成于对电极173 上。此外，凸出等可由绝缘膜形成作为对齐液晶分子的手段。例如，该绝缘膜是 Si02、 SiNx或Al203的无机薄膜，或聚酰亚胺、光刻胶树脂或高聚合物液晶的有机 薄膜。在绝缘膜是无机薄膜的情况下，绝缘膜可通过蒸发沉积、溅射、CVD(化学气 相沉积)或溶液涂覆法来形成。在绝缘膜是有机薄膜的情况下，可采用以下的方法。 例如，使用有机物质的溶液或其前体的溶液然后通过旋涂法、丝网印刷法或滚涂法 来涂覆，并在预定的固化条件(例如，加热、光辐射)下固化该涂覆膜。或者，绝缘 膜可通过蒸发沉积、溅射、CVD或LB(Langumuir-Blodgett)法来形成。根据本实施例的液晶显示装置1包括设置在液晶显示面板100的背面上的面 光源单元(未示出)。面光源单元包括例如作为光源的冷阴极管、将从冷阴极管发出 的光引导到液晶显示面板100侧的光导以及各种光学板。接着将描述根据本实施例的液晶显示装置1的示例和比较例。为了更容易地 理解本发明而不是限制本发明的范围的目的，描述了这些示例。此外，可在不背离 本发明的精神的情况下在使用上对本发明进行各种修改。首先，描述根据本实施例的液晶显示装置1的第一示例。在该示例中，液晶 显示装置1包括液晶显示面板100，其中显示器像素PX的排列间距约为300ppi。 像素PX的大小在长侧约为90pm在短侧约30pm。在液晶显示面板100中，阵列衬底1和对衬底102通过在实施例中描述的工 艺形成，以便具有如图5和图6所示的像素结构。具体地，像素电极131包括透射电极和具有凸出-凹槽形表面的反射电极220。 因此，本示例的液晶显示装置1是透反射液晶显示装置。将树脂绝缘层200设置在 对衬底102上以便与阵列衬底101的反射电极220相对，并将对电极173设置在树 脂绝缘层200上。对电极173具有在与反射电极220相对的位置处的电极缺失部分210。具体地， 对电极173的电极缺失部分210设置在树脂绝缘层200上。当将电压施加到液晶层 106上时，电极缺失部分210限制液晶层106的液晶104的倾斜方向。换言之，当将电压施加到液晶层106时，如图6所示，液晶层106的液晶104朝电极缺失部分 210倾斜。在该示例中，将阵列衬底101的反射电极220的宽度i设定为约30)Lim,而将 设置在对电极102上的树脂绝缘层200的宽度L设定为约4(Him。将电极缺失部分 210设成使得其短侧宽度^约为10pm。因此，如图5和图6所示，将树脂绝缘层200设置成覆盖反射电极220。简言 之，树脂绝缘层200与反射电极220相对。将电极缺失部分210设置在树脂绝缘层 200上以便面向反射电极220。在阵列衬底101和对衬底102上涂覆厚度约为100nm的垂直呈现的对齐膜(未 示出)，并通过普通工艺组装液晶显示面板100。然后，将具有负介电常数各向异 性的液晶104填充到液晶显示面板100中，然后将液晶显示面板100组装在液晶显 示装置l中。图13示出液晶显示装置1的评价结果。如图13所示，在该液晶显示装置1 的情况下，在透射显示和反射显示中没有发生问题。接着，描述根据本实施例的液晶显示装置1的比较例。在该示例中，液晶显 示装置1包括液晶显示面板100，其中显示器像素PX的排列间距约是300ppi。显 示器像素X的大小在长侧约是90pm而在短侧约是30|im。在液晶显示面板100中，阵列衬底101和对衬底102通过在以上实施例中描 述的工艺形成以便具有如图7和图8所示的像素结构。在该比较例中，显示器像素 PX的排列间距是像素电极131的短侧长度。具体地，类似于上述第一示例的液晶显示装置，像素电极131包括透射电极 和具有凸出-凹入形表面的反射电极220。因此，本比较例的液晶显示装置1是透 反射液晶显示装置。将树脂绝缘层200设置在对衬底102上以便与反射电极220 相对。将对电极173设置在树脂绝缘层200上，并将凸出211设置在对电极173上 以便面向反射电极220。当将电压施加到液晶104时，凸出211限制液晶层106的 液晶104的倾斜方向。换言之，当将电压施加到液晶层106时，如图8所示，液晶 104朝凸出211倾斜。在该比较例的液晶显示装置1中，将反射电极220的宽度i设定为约30pm， 而将设置在对电极102上的树脂绝缘层200的宽度L设定为约40nm。将凸出211 的宽度设为约10pm。因此，如图7和图8所示，将树脂绝缘层200设置成覆盖反射电极220。简言 之，树脂绝缘层200与反射电极220相对。将凸出211设置在树脂绝缘层200上以 便面向反射电极220。在阵列衬底101和对衬底102上涂覆厚度约为100nm的垂直呈现的对齐膜(未 示出)，并通过普通工艺组装液晶显示面板100。然后，将具有负介电常数各向异 性的液晶104填充到液晶显示面板100中，然后将液晶显示面板100组装在液晶显 示装置1中。图13示出上述液晶显示装置1的评价结果。如图13所示，在该液晶显示装 置1的情况下，在透射显示和反射显示中没有发生问题。然而，反射对比度低于根 据第一示例的液晶显示装置1。接着，描述根据本实施例的液晶显示装置1的第二示例。在该示例中，液晶 显示装置1包括液晶显示面板100，其中显示器像素PX的排列间距约是300ppi。 显示器像素PX的大小在长侧约是9(Him而在短侧约是30pm。在液晶显示面板100中，阵列衬底101和对衬底102通过在以上实施例中描 述的工艺形成，以便具有如图9和图IO所示的像素结构。在第二示例的液晶显示 装置1中，与第一示例的液晶显示装置1不同，对衬底102不包括树脂绝缘层200。另一方面，类似于第一示例的液晶显示装置1，像素电极131包括透射电极和 具有凸出-凹入形表面的反射电极220。因此，本示例的液晶显示装置1是透反射 液晶显示装置。对电极173具有面向反射电极220的电极缺失部分210。在该示例中，将阵列衬底101的反射电极220的宽度i设定为约3(^m。限制 液晶104的倾斜方向的电极缺失部分210被设置在对衬底102上，并将电极缺失部 分210的短侧宽度^设为约10pm。在阵列衬底101和对衬底102上涂覆厚度约为100nm的垂直呈现的对齐膜(未 示出)，并通过普通工艺组装该单元。然后，将具有负介电常数各向异性的液晶104 填充到单元中，并组装模块。图13示出根据该示例的液晶显示装置1的评价结果。如图13所示，在该液 晶显示装置1的情况下，在显示中没有发生特别的问题，尽管反射显示时的反射率 略底。接着，描述根据本实施例的液晶显示装置1的第三示例。在该示例中，液晶 显示装置1包括液晶显示面板100，其中显示器像素PX的排列间距约是300ppi。 显示器像素X的大小在长侧约是卯pm而在短侧约是30pm。在液晶显示面板100中，阵列衬底101和对衬底102通过在以上实施例中描 述的工艺形成，以便具有如图11和图12所示的像素结构。具体地，如图11和图12所示，本示例的液晶显示装置1的像素电极131仅 包括透射电极，而不包括反射电极220。因此，本示例的液晶显示装置1是透射液 晶显示装置。对电极173具有面向像素电极131的透射电极的电极缺失部分210。电极缺失 部分210沿短侧方向的宽度^被设为约10pm。图13示出根据该示例的液晶显示装置的评价结果。如图13所示，尽管本示 例的液晶显示装置不能进行反射显示，但在透射显示中没有发生问题。在上述关于本实施例的示例和比较例中，电极缺失部分210具有基本为矩形 的形状，其宽度L约为10pm，长度约为2(Him。然而，如果宽度约为5pm而长度 约为5pm或更大，则电极缺失部分的形状不受限制。关于反射电极220的宽度i和对电极102的树脂绝缘层200的宽度^之间的 尺寸关系，对电极102的树脂绝缘层200的宽度k必需大于反射电极220的宽度旦。具体地，在对电极102的树脂绝缘层200的宽度L小于反射电极220的宽度§ 并且反射显示区10包括液晶层106的厚度与透射显示区20中的厚度相同的部分情 况下反射显示时的颜色和色度等级与最优值偏离，并且显示质量劣化。另一方面，正如从以上的结果中理解的，在对电极102的树脂绝缘层200的 宽度L大于反射电极220的宽度i并且反射显示区10中液晶层106的厚度小于透 射显示区20中液晶层106的厚度的情况下，即使在反射显示时颜色和色度等级也 没有发生异常，并可在透射显示时获得良好的显示条件。关于垂直对齐的液晶显示装置，存在使用视角补偿板的情况使得随着透射率 变得更低而视角特性变得更好。在这种情况下，在透射显示区20中形成液晶层厚 度与反射显示区IO的厚度相同的部分。从而，混合地包括具有低透射率的部分， 并且对比度视角增加且视角特性改进。此外，在不同于上述示例的情况下，如果树脂绝缘层200未在反射显示区10 中形成并形成宽度比反射电极220大的电极缺失部分210，则电极缺失部分210处 的电压变得低于未在对电极172上设置电极缺失部分210的部分，尽管反射显示区 IO的液晶层的厚度大于最优条件。因此，获得了液晶层106的相转变的最优值。因此，在该情况下，在液晶显示装置的制造过程中，可去除形成树脂模拟层 的过程，并可提髙透射显示和反射显示时的显示质量。具体地，上述的第一实施例可提供一种可防止反射显示区10中颜色和色度等 级发生异常，并可抑制光学特性的劣化和显示屏幕质量的下降的液晶显示装置。在根据第一实施例的液晶显示装置中，将反射显示区IO设置成在沿显示器像 素PX的长侧的中心部分处基本与显示器像素PX的短侧平行。从而，包含在液晶104中的液晶分子的对齐状态可在反射显示区的上侧和下侧基本对称。此外，在根据第一实施例的液晶显示装置中，将像素电极131的短侧宽度设 为50pm或更小。从而，当将电压施加到液晶104时，在显示器像素PX的末端边 缘附近生成的电力线也由于电极缺失部分210的影响而倾斜。因此，通过使反射显示器10在沿显示器像素PX的长侧的中心部分处基本与 显示器像素PX的短侧平行并通过将像素电极131的短侧宽度设为约50pm或更小， 可在整个显示器像素PX中限制液晶分子的倾斜方向。接着，将参考附图描述根据本发明的第二实施例的液晶显示装置的。在以下 的描述中，与根据第一实施例的液晶显示装置1共有的结构部分由相同的附图标记 来指示，并省略其描述。与第一实施例相似，根据第二实施例的液晶显示装置1包括液晶显示面板 100，该液晶显示面板IOO包括阵列衬底101、与阵列衬底101相对设置的对衬底 102、同时在其间形成一间隙、以及保持在阵列衬底101和对衬底102之间的液晶 层106。液晶显示面板100具有由多个以矩阵排列的显示器像素PX组成的显示区 110。阵列衬底101包括设置在相应的显示像素PX中的像素电极131。像素电极131包括至少设置在透射显示区20中的透射电极和设置在反射显示 区10中的反射电极220。反射电极220具有凸出-凹入形表面。因此，本实施例的 液晶显示装置1是透反射液晶显示装置。以像素电极131和存储电容电极151彼此相对的方式，将像素电极131和阵 列衬底101上的存储电容电极151设置在不同的层中，并且将绝缘层置于其间。经 由接触孔134通过接触电极153连接像素电极131和存储电容电极151。此外，像 素电极131和存储电容电极151经由开关元件140连接到信号线X。与上述的第一实施例相似，阵列衬底101包括存储电容线152以及连接到存 储电容线152和对电极173的对电极驱动电路123，该存储电容线152被设置成与 相关联的存储电容电极151相对，并且在存储电容线152和存储电容电极151之间 构成存储电容。对电极驱动电路123执行控制，以将每一存储电容线152和对电极173设为预定电位。存储电容由每一存储电容电极151和连接于此的存储电容线152构成。可在没有接触电极153介入的情况下，经由接触孔134直接连接像素电极131 和存储电容电极151。在以下提到的附图中，为了便于描述实施例的目的，省略了 开关元件140、存储电容线152、接触电极153和信号线X的描述。在根据本实施例的液晶显示装置1中，将接触孔134设置在显示器像素PX的 反射显示区10中。对衬底102包括与阵列衬底101的所有像素电极131相对的对电极173。类似 于根据第一实施例的液晶显示装置1，对电极173通过溅射ITO形成。对电极173的电极缺失部分210的图案通过PEP形成。尽管未示出，但由作 为主要成分的聚酰亚胺形成垂直对齐膜设置在阵列衬底101和对衬底102面向液晶 层106的那些侧面上。在本实施例的液晶显示装置1中，对电极173的电极缺失部分210和阵列衬 底101的接触孔134被设置在同一位置。简言之，接触孔134被设置成与电极缺失 部分210相对。此外，在本实施例的液晶显示装置1中，类似于上述第一实施例的液晶显示 装置，液晶层106包括具有负介电常数各向异性的向列型液晶材料。此外，本实施例的液晶显示装置1包括设置在液晶显示面板100的背面的面 光源单元。面光源单元包括例如作为光源的冷阴极管L、将从冷阴极管L发出的光 引导到液晶面板IOO侧的光导以及各种光学板(未示出)。接着，将参考附图描述根据第二实施例的液晶显示装置1第一示例。根据本 示例的液晶显示装置1包括液晶显示面板100，其中显示器像素PX的排列间距约 为166ppi，并且显示器像素的数量是320(垂直)x240(水平)。显示器像素PX的大小 在长侧约为150pm在短侧约50jim。如图14、图15A和15B所示，阵列衬底101在每一像素电极131中都具有一 个电极缺失部分133。换言之，将像素电极131通过电极缺失部分133分成多个区。对电极173包括设置在显示器像素PX的反射显示区10中的树脂绝缘层200。 在本示例的液晶显示装置1中，将树脂绝缘层200设置在对电极173下的层中。对电极173包括电极缺失部分210。如图14所示，在本示例的液晶显示装置 l中，在每一显示像素PX中，将两个电极缺失部分210设置透射显示区20中，并 将一个电极缺失部分210设置在反射显示区10中。对电极173的电极缺失部分210用于控制液晶层106的液晶104的对齐。具 体地，如图15A和图15B所示，在未将电压施加到液晶层106的状态下，液晶104 的长轴(指向)基本垂直于阵列衬底101和对衬底102对齐。在将电压施加到液晶层 106的状态下，液晶104的长轴(指向)基本垂直于像素电极131和对电极173之间 生成的电力线对齐。因此，当将电压施加到液晶层106时，液晶104被对齐，以朝 电极缺失部分210倾斜。如上所述，通过提供具有电极缺失部分210的对电极173，可调节像素电极 131和对电极173之间生成的电力线的方向，并可控制液晶104的对齐。在根据本示例的液晶显示装置中，设置在反射显示区10中的电极缺失部分 210被设置成与接触孔134重叠。换言之，如图14所示，接触孔134被设置成面 向电极缺失部分210的中心部分。在该示例中，电极缺失部分210的中心部分是基本为椭圆形的电极缺失部分 210的长轴和短轴交叉的部分。在根据本示例的液晶显示装置中，反射电极220沿 像素电极131的长侧方向的宽度i是100nm，树脂绝缘层200的宽度k是50pm。 而电极缺失部分210的宽度l是lO)am。此外，在根据本示例的液晶显示装置1中， 电极缺失部分210沿短侧方向的宽度约是10pm，而接触孔134沿短侧方向的宽度 约是8pm。图22示出上述液晶显示装置的评价结果。如图22所示，在本示例的液晶显 示装置1中，在反射显示时的反射率和对比度良好，并且反射显示区10中的液晶 对齐状态稳定。接着，将参考附图描述根据本实施例的第二示例的液晶显示装置。如图16、 图17A和17B所示，在根据本示例的液晶显示装置中，反射显示区IO设置在显示 器像素PX沿长侧方向的中心部分，以便横越像素PX。投射显示区20设置在反射 显示区10的两侧。换言之，在根据该示例的液晶显示装置1中，反射显示区10 基本平行于像素电极131的短侧延伸。在根据该第二示例的液晶显示装置1中，类似于根据上述第一示例的液晶显 示装置，像素电极131和存储电容电极151经由接触孔134电连接。对电极173包括电极缺失部分210。在本示例的液晶显示装置中，电极缺失部 分210被设置在每一显示器像素10中的反射显示区10中的一个位置。在将电压施 加到液晶层106时，电极缺失部分210限制液晶104的倾斜方向。具体地，如图17A和17B所示，在未将电压施加到液晶层106的状态下，液晶104的长轴(指向)基本垂直于阵列衬底101和对衬底102对齐。在将电压施加到 液晶层106的状态下，液晶104的长轴(指向)基本垂直于像素电极131和对电极173 之间生成的电力线对齐。因此，当将电压施加到液晶层106时，液晶104被对齐， 以朝电极缺失部分210倾斜。在阵列衬底101的平面方向上，电极缺失部分210被设置在与接触孔134重 叠的位置处。换言之，在根据本示例的液晶显示装置中，接触孔134的中心部分位 于电极缺失部分210的中心部分处，并与电极缺失部分210相对。在本示例中，电极缺失部分210的中心部分是电极缺失部分210距长侧的距 离相等且距短侧的距离相等的部分。在根据本示例的液晶显示装置中，接触孔134 沿短侧方向的宽度约是8pm。此外，在根据本示例的液晶显示装置中，反射电极 220沿像素电极131的长侧方向的宽度§_是50pm，而电极缺失部分210的宽度^ 是10,。图22示出上述液晶显示装置的评价结果。如图22所示，在本示例的液晶显 示装置中，在反射显示时的反射率和对比度良好，并且反射显示区10中的液晶对 齐状态稳定。接着，将参考附图描述根据本实施例的液晶显示装置的第一比较例。如图18、 图19A和19B所示，除接触孔134的位置外，根据本比较例的液晶显示装置与根 据第一示例的液晶显示装置相同。具体地，在根据本比较例的液晶显示装置中，接触孔134的中心位置从电极 缺失部分210的中心位置偏移。因此，存在接触孔134不与电极缺失部分210重叠 的部分，并且接触孔134与电极缺失部分210重叠的部分减小。图22示出上述液晶显示装置的评价结果。如图22所示，在本比较例的液晶 显示装置中，在反射显示时的反射率和对比度良好，但反射显示区10中的液晶对 齐状态相对不稳定。如图19A和图19B所示，在对电极173的电极缺失部分210中，透射率从电 极缺失部分210的边缘部分朝向电极缺失部分210的中心部分减小。因此，如果电 极缺失部分210和接触孔134未重叠的部分增加，则液晶显示面板100的显示区域 中具有低透射率的部分增加。接着，将参考附图描述根据本实施例的液晶显示装置的第二比较例。如图20、 图21A和21B所示，除接触孔134的位置外，根据本比较例的液晶显示装置与根 据第二示例的液晶显示装置相同。具体地，在根据本比较例的液晶显示装置中，接触孔134的宽度大于电极缺失部分210的宽度。因此，存在接触孔134未与电极缺失部分210重叠的部分，并 且接触孔134与电极缺失部分210重叠的部分减小。图22示出上述液晶显示装置的评价结果。如图22所示，在第二比较例的液 晶显示装置中，在反射显示时的反射率和对比度劣化，并且反射显示区10中的液 晶对齐状态相对不稳定。具体地，在第一示例和第二示例的液晶显示装置中，接触孔134被设置在反 射显示区中，并且接触孔134被设置成与对电极173的电极缺失部分210重叠。从 而，与现有技术相比，发射光的损耗减小。该有益效果随着图像的细度增加变得更 大。此外，可防止屏幕图像质量劣化，诸如余辉或粗糙，这是由于对齐不稳定的接 触孔部分变为光学上的黑暗部分的现象引起的。因此，本发明可提供一种可防止反射显示区10中颜色和色度等级发生异常， 并可抑制光学特性的劣化和显示屏质量的下降的液晶显示装置。本发明不直接限于上述的实施例。实际上，可在不背离本发明的精神的情况 下修改结构元件。例如，在根据各实施例的液晶显示装置中，沿基本平行于显示器 像素的短侧的方向的像素电极的间距约为50pm。然而，如果像素电极131的短侧 的宽度是50pm或更小，在将电压施加到液晶104时，在像素PX边缘附近生成的 电力线也通过电极缺失部分210的影响而倾斜。因此，本发明有效地适用于其中像 素电极131的短侧宽度为50nm或更小的液晶显示装置。在第二实施例的液晶显示装置1的第一和第二示例中，接触孔134被设置在 电极缺失部分210的中心部分处，然而，接触孔134的位置不限于此，并可设置在 其它位置，只要接触孔134与电极缺失部分210相对并且位于电极缺失部分210 内即可。在这种情况下，也可抑制液晶显示装置的显示质量劣化。此外，在第二实施例的液晶显示装置1的第一和第二示例中，接触孔134与 电极缺失部分210相对。然而，由于设计上的限制，可能有不能将整个接触孔134 设置成与电极缺失部分210相对的情况，因为设置电极缺失部分210的区域很小， 例如第二比较例的情况。在这一情况下，可通过增加尽可能多的接触孔134与电极缺失部分210相对 的部分的面积来抑制液晶显示装置显示质量的劣化。在根据该实施例的液晶显示装置中，连接像素电极131和存储电容电极151 的接触孔134和电极缺失部分210被构造成彼此相对。或者，连接像素电极13118和开关元件的接触孔117和电极缺失部分210被构造成彼此相对。此外，在共用接触通孔(未示出)用于连接像素电极131和存储电容电极151并用于连接像素电极 131和开关元件的情况下，该共用接触孔和电极缺失部分210被构造成彼此相对。 在这些情况下，可获得与上述实施例的液晶显示装置相同的有益效果。可通过适当结合实施例中公开的结构元件来得到各种发明。例如，可从实施 例中公开的所有结构元件中省略某些结构元件。此外，不同实施例的结构元件可适 当结合在一起。
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括其上设置了多根信号线以及与所述多根信号线垂直的多根扫描线的阵列衬底；设置在所述信号线和所述扫描线之间的交叉部分并连接到所述信号线和所述扫描线的开关元件；设置在所述阵列衬底的矩阵中的像素电极和存储电容电极；形成于所述开关元件和所述存储电容电极上的绝缘膜；穿透所述绝缘膜并连接所述像素电极和所述开关元件或所述开关元件和存储电容电极的接触孔；设置成与所述阵列衬底相对的对衬底，并在其间形成间隙；形成于所述对衬底上的对电极；以及保持在所述阵列衬底和所述对衬底之间并由具有负介电常数各向异性的液晶形成的液晶层，所述对电极具有设置在与所述接触孔相对位置处的电极缺失部分。
2. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，连接所述开关元件 和所述像素电极的接触孔以及连接所述开关元件和所述存储电容电极的接触 孔是同一接触孔，并且所述对电极具有设置在与所述接触孔相对位置处的所述 电极缺失部分。
3. 如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极 包括透射电极和反射电极，而所述电极缺失部分与所述反射电极相对。
4. 如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述阵列衬底和所 述对衬底之一包括改变所述液晶层厚度的绝缘层；以及所述反射电极设置成与设置绝缘层的区域重叠。
5. 如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极 具有基本为矩形的形状，而所述像素电极的短侧宽度为50)Lim或更小。
6. 如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述像素电极 具有基本为矩形的形状，并且所述电极缺失部分和所述存储电容电极设置在所述像素电极长侧的中心 部分并基本平行于所述像素电极的短侧方向延伸。
7. 如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述电极缺失部分的纵向基本平行于所述像素电极的短侧方向。
8. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述接触孔是连接 所述开关元件所述像素电极的接触孔，而所述对电极具有设置在与所述接触孔 相对的位置处的所述电极缺失部分。
9. 如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述接触孔是连接 所述开关元件和所述存储电容电极的接触孔，而所述对电极具有设置在与所述 接触孔相对的位置处的电极缺失部分。
全文摘要
一种液晶显示装置包括阵列衬底(101)、设置在阵列衬底(101)上的多根信号线(X)、与多根信号线(X)垂直的多根扫描线(Y)、设置在信号线(X)和扫描线(Y)之间的交叉部分并连接到信号线(X)和扫描线(Y)的开关元件(140)、设置在阵列衬底(101)上的矩阵中的像素电极(131)和存储电容电极(151)、连接像素电极(131)和开关元件(140)或开关元件(140)和存储电容电极(151)的接触孔(134)、设置成与阵列衬底(101)相对的对衬底(102)、形成于对衬底(102)上的对电极(173)、以及保持在阵列衬底(101)和对衬底(102)之间并由具有负介电常数各向异性的液晶形成的液晶层(106)，对电极(173)具有设置在与接触孔(134)相对位置处的电极缺失部分(210)。
文档编号G02F1/13GK101246291SQ20081000978
公开日2008年8月20日 申请日期2008年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者吉田典弘, 山田义孝, 广泽仁, 武田有广 申请人:东芝松下显示技术有限公司