以纵向电场模式驱动的液晶显示单元的制作方法

专利名称：以纵向电场模式驱动的液晶显示单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示(LCD)单元，更具体地来说，涉及一种包 括单位像素的阵列的LCD单元，以纵向电场模式来驱动这些单位像素 的至少一些。本发明还涉及一种驱动这种LCD单元的方法以及包括这 种LCD单元的终端装置。
背景技术：
存在作为透反射式LCD单元的LCD单元，透反射式LCD单元既 具有透射式LCD单元的功能又具有反射式LCD单元的功能(例如， 参照专利公开1)。透发射式LCD单元在限定在其中的单位像素阵列 的每一像素中具有透射区和反射区。透射区使从背光源发射的光穿过， 并使用背光源作为显示图像的光源。透射区在诸如室内或暗室的相对 暗的环境中具有优良的图像品质。反射区包括反射膜，并使用反射膜 所反射的外部光作为显示图像的光源。反射区在诸如户外的相对亮的 环境中具有优良的图像品质。由于在诸如移动电话或PDA (个人数字
助理)的便携式装置(终端装置)中设置的LCD单元用于从户外到暗 室的各种环境，因此透反射式LCD单元通常用作便携式装置中的LCD 单元。如果需要的话，在透反射式LCD单元中，背光源可以关闭，以 实现较低的功率耗散。
可以以用于显示图像的诸如FFS (边缘场切换)模式或(面内切 换)模式的横向电场模式来操作LCD单元。该横向电场模式的LCD 单元包括都形成在相同的基板上的像素电极和公共电极。横向电场模式LCD单元提供像素电极和公共电极之间的电势差，以向液晶(LC)层 施加横向电场，由此，LC层中的LC分子在与显示图像的基板平行的 平面上旋转。与TN (扭曲向列)模式LCD单元相比，横向电场模式 LCD单元具有更宽的视角特性。
报道了以横向电场模式操作的透反射式LCD单元(例如，参考专 利公开2)。该透反射式横向电场模式LCD单元在透射区具有更宽的 视角特性，而在反射区的对比度会差。更具体地来说，如果以常白IPS 模式驱动透反射式LCD单元的反射区，则通过横向电场驱动在同一基 板上形成的像素电极和公共电极之间的间隙内的LC层的一部分，以呈 现暗状态或提供暗图像。然而，没有向与像素电极和公共电极重叠的 LC层的其他部分施加横向电场，从而由于LC分子的取向的干扰导致 泄露光从其穿过。穿过与像素电极和公共电极重叠的LC层的其他部分 提高了在显示暗图像时的亮度(下文中被简称为"暗图像亮度")， 从而降低了对比度。
为了抑制反射区的对比度降低，报道了包括以沿面(homogeneous ) ECB (电控双折射)操作的反射区的透反射式LCD单元(例如，参照 非专利文献1)。图22和图23示出了该透反射式LCD单元的LC面 板的剖面。LCD单元包括第一基板3、第二基板4和LC层，该LC层 夹在第一基板3和第二基板4之间并在其中包括LC分子11。第一基 板3在反射区2中包括反射区公共电极8和在下面掩埋的延迟膜10。 第二基板4在反射区2中包括反射区像素电极7和在下面掩埋的反射 膜9，并且在透射区1中包括透射区像素电极5和透射区公共电极6。
在反射区2中，形成在第一基板3上的反射区公共电极8和形成 在第二基板4上的反射区像素电极7在其间产生纵向电场，该纵向电 场将LC分子11向着纵向方向旋转，即垂直于第一基板3和第二基板 4旋转，如图23中所示。另一方面，形成在第二基板4上的透射区公 共电极6和透射区像素电极5在其间产生横向电场，该横向电场沿着与第一基板3和第二基板4平行的方向旋转LC分子11。
图22示出在反射区2中没有产生纵向电场的状态。在不存在纵向 电场的情况下，LC分子ll沿着横向方向取向。经过设置在第一基板3 的远离LC层的一侧的偏振膜(未示出)的外部光呈现线性偏振光，该 线性偏振光在穿过掩埋的延迟膜10时转换成圆偏振光。圆偏振光入射 到LC层上，由于LC层的双折射各向异性被LC层转换成线性偏振光， 并且到达反射膜9。被反射膜9所反射的光穿过LC层，由此被转换成 圆偏振光，穿过掩埋的延迟膜10,并且被转换成线性偏振光。由于该 线性偏振光的偏振方向平行于偏振膜的透光轴，因此反射光穿过偏振 膜，由此呈现亮状态，即提供白图像。
图23示出在反射区2中施加纵向电场的状态。当施加纵向电场时， LC分子11沿着纵向方向取向。当LC分子11沿着纵向方向取向时， LC层几乎不具有双折射各向异性，由此经过掩埋的延迟膜10的入射 光作为圆偏振光到达反射膜9。反射膜9所反射的圆偏振光具有反向的 偏振方向，穿过掩埋的延迟膜10，并且被转换成偏振方向垂直于偏振 膜的透光轴的线性偏振光。因此，来自反射膜9的反射光不能穿过偏 振膜，从而提供黑图像。具有图22和图23中所示结构的LCD单元可 以控制由LC分子的取向的干扰造成的泄露光，并且可以在横向电场模 式的情况下被观察，这是因为反射区2以纵向电场模式操作。
相关文献
专利公开l: JP-2003誦344837A 专利公开2: JP-2007-41572A 专利公开3: JP-8-146386A
非专利文献1: "SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPAERS " ， SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY(信息显示学会)，发表于2007年第38巻第2号第1270-1273
页在图22和图23中所示的以上透反射式LCD单元中，以横向电场 模式驱动透射区。为了在横向电场模式中得到更宽的视角特性，LC分 子优选地具有较小的预倾斜角。这是因为根据视角，在显示暗状态的 过程中，在观察LCD单元时的倾斜的观看方向造成了亮度的变化。这 使得可以提供优良图像的视角变窄。通常，以横向电场模式操作的透 射式LCD单元的预倾斜角被设置为0.5度或更小。
另一方面，对于诸如TN模式或ECB模式的纵向电场模式，LC 分子优选地具有较大的预倾斜角。这是因为较小的预倾斜角会涉及在 像素电极附近发生向错(disclination)。除了纵向电场之外，像素电极的 附近通常还与该像素电极和相邻的像素电极之间的横向电场相关联。 另外，在形成在第一基板3上的反射区公共电极8与形成在第二基板4 上的透射区像素电极5和透射区公共电极6之间也产生倾斜的电场。 这些横向电场和倾斜的电场会使LC分子的倾斜方向反向，由此产生反 向倾斜(reversetilt)。反向倾斜(如果发生)造成LC分子停留在横向方 向，尽管LC分子被设计成由于纵向电场沿着纵向方向立起(改变LC 分子的取向)。
在LCD单元的常白模式下，反向倾斜造成在显示黑图像时发生亮 线。因此，在第一基板3上设置黑矩阵，用于屏蔽亮线。然而，由于 亮线的位置没有唯一地固定，因此如果期望完全屏蔽亮线，则黑矩阵 会具有较大的面积。黑矩阵的较大面积减小了每个像素的有效开口区， 从而降低了图像的亮度。LCD单元通常具有3度或更大的预倾斜角度， 以抑制其中的反向倾斜。
此外，为了反射区2以纵向电场模式操作，在一些情况下需要更 大的预倾斜角。图24示出第二基板4上的单位像素的反射区2的剖面 的细节。反射膜9具有用于在反射光的同时漫射光的凹凸(不平坦) 表面。作为不平坦表面的指标，反射膜9的平均倾斜角为大约6度至9
9度。较大的平均倾斜角对应于严重不平坦的表面，然而较小的平均倾
斜角对应于不明显的不平坦表面，即较平滑的表面。反射膜9通常被 用作平坦化膜的上覆绝缘膜12覆盖。在绝缘膜12上形成反射区像素 电极7。影响LC分子取向的绝缘膜12的表面的平均倾斜角为大约2 度。由于绝缘膜12的倾斜表面具有各种方向和各种高度，因此绝缘膜 12附近的LC分子具有不稳定的取向方向。这样会造成在绝缘膜12附 近的LC分子的预倾斜角较小，并且涉及由于较小的预倾斜角导致的反 向倾斜。
如之前所描述的，期望的是，LC分子在透射区具有较小的预倾斜 角，而在反射区具有有较大的预倾斜角。然而，通过使用对基板的普 通摩擦处理或取向处理，通常难以提供透射区和反射区之间的预倾斜 角的差。由于透反射式LCD单元典型地用在使用背光源的状态下，因 此与反射区相比，优先考虑透射区。因此，进行摩擦处理，以使得出 于在透射区得到较宽视角的目的而采用较小的预倾斜角，由此反射区 遭受由于较小预倾斜角导致发生反向倾斜的可能性立起，从而图像品 质较差。
存在一种如下的公知技术除了像素电极和公共电极之外，还设 置第三电极，并且向第三电极提供与提供到像素电极和公共电极的电 压不同的电压，由此防止在纵向电场模式中发生反向倾斜(例如，参 考专利公开3)。在该公开所描述的LCD单元中，向第三电极提供电 压，以使得在彼此相对的第三电极和公共电极之间在任意时刻在LC层 中出现电压差。位于相邻的两个像素电极之间的间隙附近的LC分子在 任意时刻立起，由此影响位于像素电极附近的LC分子的操作。这样防 止了当向LC分子施加像素电极之间和公共电极之间产生的纵向电场 时，由反向倾斜造成LC分子不期望地在横向方向上停留。gP，防止了 由向错造成的亮线。
即使当反射区具有较小的预倾斜角时，在透反射式LCD单元中使用专利公幵3的技术也可以抑制像素电极附近的反向倾斜。然而，使 用第三电极需要黑矩阵来屏蔽来自第三电极的反射光，由此减小了像 素的有效开口区。另外，由于第三电极和公共电极或数据线之间形成 的寄生电容，导致提供有与提供到像素电极和公共电极的信号不同的 信号的第三电极增大了时间常数。这造成图像的变化以及功率耗散的 增加。另外，可以只设置在像素电极附近的第三电极不能防止发生由 于反射膜的不平坦表面导致的在远离像素电极的位置的反向倾斜。

发明内容
本发明的目的在于提供一种LCD单元，在该LCD单元中，像素 的至少一部分以纵向电场驱动来驱动，并且能够抑制在以纵向电场驱 动的部分中的反向倾斜。本发明的另一目的在于提供一种用于驱动这 种LCD单元的方法和包括这种LCD单元的终端单元。
本发明在其第一方面提供了一种液晶显示单元(LCD)，该液晶显示 单元包括液晶(LC)层；第一基板和第二基板，所述LC层夹在所述第 一基板和所述第二基板之间，以限定单位像素的阵列；以及驱动单元， 所述驱动单元通过向所述单位像素的至少一部分中的所述LC层施加 纵向电场来驱动所述单位像素的所述至少一部分中的所述LC层，所述 纵向电场在所述第一基板和所述第二基板之间产生，其中，所述驱动 单元在图像时间段内通过向所述单位像素的所述至少一部分施加与图 像对应的图像电压而驱动所述单位像素的所述至少一部分，并且在所 述图像时间段之前的预备时间段内，通过向所述单位像素的所述至少 一部分施加等于或高于阈值电压的预备电压而驱动所述单位像素的所 述至少一部分，所述阈值电压使得所述LC层中的LC分子能够开始改 变所述LC分子的取向。
本发明在其第二方面提供了一种液晶显示单元(LCD)，该液晶显示 单元包括液晶(LC)层；第一基板和第二基板，所述液晶层夹在所述第 一基板和所述第二基板之间，以限定单位像素的阵列；以及驱动单元，所述驱动单元通过施加在所述第一基板和所述第二基板之间产生的纵
向电场来驱动所述单位像素的至少一部分中的所述LC层，其中，所述 驱动单元通过向所述单位像素的所述至少一部分施加与图像对应的图
像电压来在图像时间段内驱动所述单位像素的所述至少一部分，并且 在所述图像时间段内保持施加到所述单位像素的所述至少一部分的电 压为阈值电压或高于所述阈值电压，所述阈值电压使得所述LC层中的 LC分子能够开始改变所述LC分子的取向。
本发明在其第三方面提供了一种用于驱动液晶显示单元的方法， 所述液晶显示单元包括液晶(LC)层夹在其间的第一基板和第二基板并 且限定单位像素的阵列，所述方法包括通过向所述单位像素的至少 一部分中的LC层施加纵向电场来驱动所述单位像素的所述至少一部 分中的所述LC层，所述纵向电场在所述第一基板和所述第二基板之间 产生；以及，在图像时间段内通过向所述单位像素的所述至少一部分 施加与图像对应的图像电压而驱动所述单位像素的所述至少一部分， 并且在所述图像时间段之前的预备时间段内，通过向所述单位像素的 所述至少一部分施加等于或高于阈值电压的预备电压而驱动所述单位 像素的所述至少一部分，所述阈值电压使得所述LC层中的LC分子能 够开始改变所述LC分子的取向。
本发明在其第四方面提供了一种用于驱动液晶显示单元的方法， 所述液晶显示单元包括液晶(LC)层夹在其间的第一基板和第二基板并 且限定单位像素的阵列，所述方法包括通过向所述单位像素的所述 至少一部分中的LC层施加纵向电场来驱动所述单位像素的所述至少 一部分中的所述LC层，所述纵向电场在所述第一基板和所述第二基板 之间产生，其中，通过向所述单位像素的所述至少一部分施加与图像 对应的图像电压来在图像时间段内驱动所述单位像素的所述至少一部 分，并且在所述图像时间段内保持施加到所述单位像素的所述至少一 部分的电压为阈值电压或髙于所述阈值电压，所述闺值电压使得所述 LC层中的LC分子能够开始改变所述LC分子的取向。参照附图，从下面的描述中，本发明的以上和其它目的、特征和 优点将更清楚。


图1是示出根据本发明的LCD单元的实例的框图。 图2是示出施加到图1中的LCD单元中的LC层的电压的第一实 例的时序图。
图3是示出施加到图1中的LCD单元中的LC层的电压的第二实 例的时序图。
图4是示出在以ECB模式进行操作的过程中被施加纵向电场的 LC分子的取向的示意性剖视图。
图5是示出在发生反向倾斜的过程中LC分子的取向的示意性剖 视图。
图6A和图6B是示出在分别施加阈值电压(Vth)和显示暗图像的电
压的过程中LC分子的取向的剖视图。
图7是示出在VA模式下进行操作的过程中被施加纵向电场的LC
分子的取向的剖视图。
图8A和图8B是示出分别被施加阈值电压和显示亮图像的电压的
LC分子的取向的剖视图。
图9是在透反射式LCD单元中设置的LC面板的剖视图。
图IO是示出反射区和透射区之间的边界附近的顶部平面图。
图ll是示出在根据本发明的第一示例性实施例的LCD单元的LC
面板中形成的单位像素的顶部平面图。
图12是沿着图11中的A-A'线截取的单位像素的剖视图。
图13是示出反射区的结构和穿过反射区中的每一层的光的偏振的
说明性图示。
图14是示出透射区的结构和穿过透射区中的每一层的光的偏振的 说明性图示。
图15是示出反射区中的每一部分的电势的时序图。图16是示出施加电压和LC分子的倾斜角以及反射区的反射率之 间的关系的曲线图。
图17是示出在LC层的特定延迟的情况下与图16中所示的关系 类似的关系的曲线图。
图18是示出根据本发明的第二示例性实施例的LCD单元中的反 射区中的每一部分的电势的时序图。
图19是示出第二示例性实施例的LCD单元中的透射区中的每一 部分的电势的时序图。
图20A和20B是示出在预备时间段内透射区公共电极的电势反转 的情况下每一部分的电势的时序图。
图21A和21B是示出在透射区中没有设置预备时间段的情况下每 一部分的电势的时序图。
图22是示出在不存在施加电压的过程中在公开中描述的透反射式 LCD单元的剖视图。
图23是示出在存在施加电压的过程中图22的透反射式LCD单元 的剖视图。
图24是示出在公开中描述的另一个透反射式LCD单元中的反射 区的剖视图。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，在描述本发明的示例性实施例之前，将 参照附图来描述本发明的概要。图1示出了根据本发明的LCD单元的 实例。LCD单元包括LC层109、第一基板3和第二基板4， LC层109 夹在第一基板3和第二基板4之间。LCD单元还包括驱动电路(驱动 单元)110，驱动电路110向第一基板3和第二基板4提供各种信号， 以驱动LC层109。通过第一基板3和第二基板4之间产生的纵向电场， 在单位像素的至少一部分中驱动LC层109。
下文中将描述本发明的构造的第一实例。在该构造的第一实例中， 在图像时间段之前，驱动电路110向通过纵向电场驱动的LC层的一部分提供预备时间段，在图像时间段中，根据待显示的图像向单位像素
施加图像电压。在预备时间段中，向LC层109施加等于或高于阈值电 压的预备电压。阈值电压是使LC层109中的LC分子的取向从初始取 向开始旋转的最小电压。驱动电路110首先在预备时间段期间向LC层 109施加预备电压，然后向LC层109施加与待显示的图像对应的图像电压。
图2示出在本发明的第一实例中向LC层109施加的电压的时序 图。显示单个图像的时间段被称作单位时间段。单位时间段等价于扫 描所有行的时间段。每个图像时间段(...、Dn、 Dn+1、...)和每个预备 时间段"A"具有等于单位时间段的时间长度。在图像时间段(...、Dn、 Dn+1、...)中，驱动电路110向信号线输出图像信号，并向LC层109 施加与待显示的图像对应的图像电压(...、Vdn、 Vdn+1、...)。在预备 时间段A时期，驱动电路110向LC层109施加等于或高于阈值电压 的预备电压Va。
预备时间段插入两个相邻的图像时间段之间。可选择地，可以将 预备时间段设置在多个图像时间段之中的顶时间段之前。在图2的实 例中，驱动电路110将预备时间段A插入帧的图像时间段Dn和随后下 一帧的图像时间段Dn+l之间。驱动电路llO在图像时间段Dn期间向 LC层109施加与图像对应的电压Vdn，然后在预备时间段A期间向 LC层109施加预备电压Va。此后，驱动电路IIO在下一图像时间段 Dn+1期间向LC层109施加与图像对应的电压Vdn+1。在图像时间段 期间提供的电压Vdn和Vdn+1可以低于阈值电压。
接下来，将描述本发明的构造的第二实例。在第二实例中，驱动 电路IIO保持施加到LC层109的一部分的电压为等于高于阈值电压的 电压，所述LC层109的一部分在图像时间段期间被施加纵向电场。图 3示出表示在第二实例中施加到LC层的电压的时序图。每个图像时间 段D1、 D2、 D3.,.的时间等于单位时间段。驱动电路110向LC层109施加与在每个图像时间段Dl、 D2、 D3…中待显示的图像对应的电压 Vdl、 Vd2、 Vd3...。驱动电路110使得与图像对应的电压Vd等于或高
于阈值电压。
例如，在常白模式的情况下，通过向LC层109施加0V，得到亮 状态或白图像。在第二实例中，假设等于或高于阈值电压并施加到被 纵向电场驱动的LC层109的一部分的电压提供白图像。在常黑模式的 情况下，被施加OV的LC层109的一部分呈现暗状态或提供黑图像。 在第二实例中，被施加高于阈值电压的电压的LC层109的一部分提供 黑图像。
在第二实例中，预备时间段优选地设置在顶图像时间段D1之前， 其中，在施加电压Vdl之前施加等于或高于阈值电压的电压。如此设 置的预备时间段与第一实例中设置的预备时间段类似。设置在顶图像 时间段D1之前的预备时间段可具有多个单位时间段，即不限于单个单 位时间段。
下文中，将参照包括ECB模式和VA模式的典型模式来描述每个 实例的LCD单元的优点。首先将描述ECB模式。在以ECB模式进行 操作的LC面板中，第二基板4包括多个单位像素或多个像素电极。第 一基板3包括公共电极。LC层109满足LC层中的LC分子具有正的 介电各向异性。第一基板3和第二基板4均包括与LC层109接触的取 向膜，由此LC层109在平行于基板的方向上沿面取向(homogeneously oriented)。第一基板3和第二基板4上的取向膜的取向方向彼此平行且 相反。
当在像素电极和公共电极之间发生电势差从而在第一基板3和第 二基板4之间产生纵向电场时，由于纵向电场，导致LC层109中的 LC分子沿着向着纵向方向的取向立起。图4示出在施加纵向电场期间 LC分子的取向方向。通常，如图4中所示，由于在取向处理中取向膜的相反的摩擦方向，导致在第一基板3附近和第二基板4附近之间， LC分子11的倾斜方向相反。这使得远离第一基板3的LC分子11的 倾斜方向与远离第二基板4的LC分子11的倾斜方向一致，由此LC 分子U在第一基板3和第二基板4之间的整个间隙内适当地立起而不 存在任何问题。如果采用常白模式，则纵向电场提供黑图像。
然而，如果发生诸如横向电场或倾斜电场这样的与纵向电场不同 的LC层109中的电场，则存在于像素电极附近的LC分子受此影响。 这会造成被称作反向倾斜的倾斜，该反向倾斜沿着与通过对取向膜进 行摩擦处理限定的适当倾斜方向相反的方向。图5示出在发生反向倾 斜时LC分子的取向方向。如果发生诸如图5中所示的反向倾斜，则 LC分子的一部分停留在横向方向而没有在发生反向倾斜的区域中立 起，尽管纵向电场本身被产生。
图6A示意性示出在向LC分子施加阈值电压期间LC分子的取向 方向，而图6B示意性示出在向LC分子施加黑图像电压期间LC分子 的取向方向。本文所使用的黑图像电压是施加到LC层以用于显示黑图 像的电压。在此假设，与第一实例中一样，在显示白图像的图像时间 段和显示黑图像的时间段之间插入预备时间段。在白图像的图像时间 段内，LC分子停留在与基板平行的方向。如果在预备时间段期间向LC 层施加预备电压，则除了基板附近的LC分子之外，已停留在平行于基 板的方向用于显示白图像的LC分子沿着在取向处理中的摩擦方向限 定的方向略微立起，如图6A中所示。在预备时间段转变到图像时间段 (其中，施加较高的电压来显示黑图像)之后，如图6B中所示，所有 的LC分子沿着取向处理限定的适当方向立起，而与在像素电极附近存 在或不存在横向电场无关，这是因为LC分子中的大部分在预备时间段 期间已经沿着适当方向立起。因此，可以抑制发生反向倾斜。抑制反 向倾斜可以抑制在显示黑图像期间由向错造成亮线的发生，由此可以 得到优良的图像。接着，在第二实例中假设在显示白图像的图像时间段(下文中被
称作白图像时间段)期间向LC层施加阈值电压，然后在随后的图像时 间段期间得到黑图像。当在白图像时间段期间向LC层施加阈值电压 时，LC分子沿着取向处理限定的方向略微立起，如图6A中所示。由 于在显示白图像期间施加的电压是图像时间段期间所施加电压值中的 最小电压，因此LC分子在图像时间段期间保持适当的方向，而没有平 行于基板而定向。当通过向LC层施加更高电压将白图像时间段转变为 黑图像时间段之后，所有的LC分子沿着取向处理限定的适当方向立 起，如图6B中所示，这是因为LC分子中的大部分已经向着适当方向 略微立起。因此，可以抑制出现反向倾斜。抑制反向倾斜可以抑制在 显示黑图像期间由向错造成亮线的发生，由此可以得到优良的图像。
在预备时间段或白图像时间段期间LC分子略微立起的区域覆盖 像素电极的整个区域(包括像素电极附近)，如沿着与基板正交的方 向观察到的。因此，即使以ECB模式驱动包括具有不平坦表面的反射 膜的反射区，也可以抑制由于反射区的不平坦表面导致发生反向倾斜。
在第二实例中假设在顶图像时间段之前设置预备时间段，该顶图 像时间段对应于图3中所示的Dl。由于在输入预备电压之前不向LC 层施加电压，因此LC分子停留为平行于基板。当在该状态下预备电压 施加到LC层时，LC分子沿着取向处理限定的适当方向略微立起，如 在第一实例的预备时间段中一样。由于经过该状态，因此在向LC分子 施加与图像对应的图像电压之后，在图像时间段期间LC分子沿着取向 处理限定的适当方向立起。因此，可以抑制出现反向倾斜，由此抑制 向错的发生。
在该构造的第二实例中，如上所述，在图像时间段期间，LC分 子的取向保持在沿着适当方向立起的状态，在该第二实例中，在图像 时间段期间保持施加到LC层的电压等于或高于阈值。因此，在顶图像 时间段之前设置保持施加电压等于或高于阈值电压的预备时间段，使得此后不必要在图像时间段之间设置另外的预备时间段。更具体地来 说，在顶图像时间段之前设置单个预备时间段足够了。在顶图像时间
段Dl (图3)之前设置预备时间段并且设置向LC层施加等于或高于 阈值电压的电压的随后的图像时间段D1、 D2、 D3…使得LC分子在图 像时间段期间能够在任何时刻沿着适当方向立起，而不向着横向方向， 由此保持LC分子可以沿着适当方向立起的状态。这样抑制了反向倾斜 的发生。
接着，给出对VA模式LCD单元的描述。在以VA模式进行操作 的LC面板中，第二基板4主要包括多个单位像素或多个像素电极。第 一基板3包括公共电极。LC层109中的LC分子具有负的介电各向异 性。第一基板3和第二基板4在其靠近LC层109的表面上均包括取向 膜。取向膜具有的功能为按初始取向使LC分子沿着与基板正交的方 向取向。
当在像素电极和公共电极之间存在电势差时，在LC层109中产 生纵向电场，由此LC分子向着与基板平行的方向倒下。图7示出在施 加纵向电场期间LC分子的取向。第一基板3和第二基板4分别在各自 的电极上具有突起13和裂缝14。在施加纵向电场时，LC分子11均匀 地向着特定方向倒下同时形成多个畴(domain)。施加纵向电场的图7中 所示的状态提供白图像。
如在ECB模式的情况下一样，当向LC层施加不同于纵向电场的 横向电场或倾斜电场时，LC分子受影响，从而LC分子倒下的方向根 据LC分子的畴而不同。这造成反向倾斜的发生，其中，虽然向LC分 子的一些施加纵向电场，但是它们停留在立起状态。
图8A示出在施加阈值电压的情况下LC分子的取向方向，而图8B 示出在施加显示白图像的电压时LC分子的取向方向。首先，将描述第 一实例。在第一实例中，假设在黑图像时间段和白图像时间段之间插入预备时间段。在黑图像时间段内，LC分子保持与基板垂直。如果向 LC层施加预备电压，则由于施加预备电压，除了基板附近的LC分子 之外，在黑图像时间段期间保持垂直于基板的LC分子根据由于存在突 起13或裂缝14而限定的电场沿着适当方向略微倒下，如图8A中所示。 由于在预备时间段期间LC分子中的大部分已经略微向着适当方向倒 下，因此当向LC层施加更高电压以显示白图像时，LC分子的取向由 略微倒下状态向着与基板平行的方向倒下，如图8B中所示，这是因为 LC分子几乎不受像素电极附近发生的横向电场影响。该这样抑制了反 向倾斜的发生，并且因此抑制了在显示白图像期间由向错造成暗线的 发生。因此，在LCD单元中可以得到优良的图像。
接着，将描述第二实例。在第二实例中，假设在黑图像时间段期 间向LC层施加阈值电压，并且在随后的图像时间段期间驱动LC层以 显示白图像。当在黑图像时间段期间向LC层施加阈值电压时，LC分 子根据由突起13和裂缝14限定的电场沿着适当方向略微倒下。由于 在黑图像时间段期间施加的电压是图像时间段期间施加的电压之中的 最小电压，因此LC分子没有保持沿着与基板垂直的方向，并且因此保 持沿着适当方向倒下的状态。当从黑图像时间段以后施加更高的电压 以得到白图像时，LC层中的所有LC分子沿着适当方向倒下，这是因 为LC分子中的大多数已经沿着适当方向略微倒下，如图8B中所示。 因此，在这些图像时间段期间，可以抑制反向倾斜。
在预备时间段或黑图像时间段期间由于施加阈值电压导致其中的 LC分子沿着适当方向略微倒下的区域覆盖像素电极的整个区域(包括 像素电极附近)，如垂直于基板所观察到的。因此，当在其中包括具 有不平坦表面的反射膜的反射区以VA模式驱动时，也可以抑制由反射 膜的不平坦表面造成的反向倾斜的发生。
在第二实例中，假设预备时间段设置在与图3中所示的Dl对应的 顶图像时间段之前。由于在输入预备电压之前不向LC层施加电压，因
20此LC分子保持与基板垂直。当在该状态下向LC层施加预备电压时， LC分子根据由突起13或裂缝14限定的电场的方向沿着适当方向略微 倒下。在施加预备电压之后，在图像时间段期间向LC层施加与图像对 应的信号电压，LC分子沿着适当方向倒下。这抑制了反向倾斜的发生， 并因此抑制了向错的发生。通过在该构造中将预备时间段设置在顶图 像时间段之前得到的优点与ECB模式的情况类似，在所述构造中，图 像时间段提供高于阈值的图像电压。
本发明的LCD单元可以是包括反射区和透射区的透反射式LCD 单元。反.射区在其中包括具有不平坦表面的反射膜。通过纵向电场驱 动反射区，而通过横向电场驱动透射区。图9是透反射式LCD单元中 设置的LC面板的实例的剖视图。透射区1在其中包括形成在第二基板 4上的透射区像素电极5和透射区公共电极6。反射区2在其中包括形 成在第二基板4上的反射膜9和反射区像素电极7，并且还包括形成在 第一基板3上的反射区公共电极8和掩埋的延迟膜10。
反射区像素电极7的附近涉及在反射区像素电极7和透射区公共 电极6之间产生的横向电场，并且可以造成反向倾斜的发生。除了该 横向电场之外，在透射区1和反射区2之间的边界附近也发生倾斜电 场。更具体地来说，在反射区公共电极8和透射区像素电极5之间以 及反射区公共电极8和透射区公共电极6之间产生倾斜电场。与横向 电场相比，在其间夹着LC层109的相对电极之间产生的倾斜电场对 LC层109施加更高程度的影响。因此，倾斜电场造成更高程度的反向 倾斜的发生。
以上结构的LCD单元可以采用第一构造和第二构造，在第一构造 中，在图像时间段之前设置预备时间段，在第二构造中，显示白图像 的图像时间段和显示黑图像的图像时间段使用高于阈值电压的电压来 代替施加电压的不存在。通过采用第一构造或第二构造，LC分子在图 像时间段期间沿着适当方向从略微取向的状态转变为所期望的取向。以大大地改变略微取向的LC分子 的取向，则可以成功地沿着适当方向驱动LC分子。
优选地，在透反射式LCD单元中，沿着透射区和反射区之间的边 界来定向LC分子的初始取向。图10以顶部平面图示出在透射区1和 反射区2之间的边界附近。在透射区1和反射区2之间的边界上产生 的倾斜电场30的方向垂直于边界线31。如果LC分子的初始取向平行 于边界线31，则由倾斜电场30造成的LC分子的取向改变包括加宽变 形和变窄变形。另一方面，由反射区公共电极和反射区像素电极之间 的纵向电场造成的LC分子的取向改变是由扭曲变形造成的。因此，LC 分子由纵向电场造成的取向改变更可能增大，并且由倾斜电场造成的 取向改变更可能减小，由此可以抑制反向倾斜的发生。
现在，将参照附图描述本发明的示例性实施例，其中，在所有附 图中，用类似的附图标记来表示类似的组成元件。
图11示出在根据本发明的第一示例性实施例的LCD单元的LC 面板中形成的单位像素。LCD单元被构造为透反射式LCD单元，其中， 每个单位像素在其中包括透射区l和反射区2。在该实施例中，以IPS 模式即以横向电场模式驱动透射区1，并且以ECB模式即纵向电场模 式驱动反射区2。
通过数据线120和扫描线121分隔单位像素，数据线120和扫描 线121按照矩阵设置在LC面板的整个区域中。数据线120是图像信号 经其传输的信号线。扫描线121是扫描信号经其传输的信号线。扫描 线121和数据线120的交叉点附近与对应于每个单位像素的开关装置 相关联。开关装置包括栅电极、漏电极、源电极122和非晶硅层。开 关装置的栅电极连接到扫描线121，而漏电极连接到数据线120。
透射区1将透射区像素电极111和透射区公共电极112容纳在其
2中。透射区像素电极111连接到开关装置的源电极122。透射区公共电 极112连接到透射区公共线123，透射区公共线123对于单位像素的透 射区1是公共的并被提供基准电势。在透射区1中，通过在透射区像 素电极111和透射区公共电极112之间发生的电场驱动LC层。
反射区2将反射区像素电极129容纳在其中。反射区2还将反射 区公共电极(未示出)和反射膜容纳在其中，反射区公共电极与反射 区像素电极129相对且其间插入LC层。反射区像素电极129连接到开 关装置的源电极122。反射区公共电极连接到反射区公共线，该反射区 公共线对于单位像素的反射区2是公共的并且被提供基准电势。在反 射区2中，通过反射区像素电极129和反射区公共电极之间发生的电 场驱动LC层。
图12示出沿着A-A'线截取的图11中的单位像素。LC面板包括 第一基板3和第二基板4，并且第一基板3和第二基板彼此相对且其间 插入LC层109。首先将描述第二基板4的构造。第二基板4将驱动构 件包括在其中，所述驱动构件具有驱动图像显示构件的功能。更具体 地，第二基板4包括扫描线121、数据线120 (图11)、透射区像素电 极111、透射区公共电极112、反射区像素电极129、开关装置等。第 二基板4还包括与LC层109接触的取向膜(未示出)。
在第二基板4的玻璃基板114上，设置扫描线121、透射区公共线 123 (图11)和绝缘膜124。在绝缘膜124上，设置数据线120、开关 装置的漏电极和源电极、非晶硅层和另一绝缘膜125。在绝缘膜125上， 在反射区2中设置具有不平坦表面的不平坦膜126和上覆的反射膜9。 由于在具有不平坦表面的不平坦膜126上形成反射膜9，因此反射膜9 具有不平坦表面。由于不平坦表面，反射膜9反射入射到LC面板上的 外部光，同时漫射外部光。
在反射膜9上形成平坦化膜127。平坦化膜127可以向着透射区1延伸。不平坦膜126和平坦化膜127还具有厚度调节功能，用于改变 透射区1和反射区2中的LC层109的厚度。不平坦膜126和平坦化膜 127均具有如下所述的厚度，即，该厚度被调节以在透射区l和反射区 2中的每个中得到LC层109的期望厚度。
在反射区2中，在平坦化膜127上形成反射区像素电极129。在透 射区1中，在平坦化膜127上形成透射区像素电极111和透射区公共 电极112。反射区像素电极129、透射区像素电极111和透射区公共电 极112由诸如ITO (氧化铟锡)这样的透明导体形成。透射区像素电极 111和透射区公共电极112被布置成彼此平行且相对地延伸，如图11 中所示。在透射区1中，通过透射区像素电极111和透射区公共电极 112之间的电场，以IPS模式即以横向电场模式，驱动LC层109中的 LC分子。
下文中将描述第一基板3的构造。第一基板3将驱动构件包括在 其中，驱动构件具有驱动图像显示构件的功能。更具体地来说，第一 基板3包括黑矩阵膜，即光屏蔽膜；色层，色层与黑矩阵膜部分地
重叠；透明平坦化膜116;掩埋的延迟膜115;反射区公共电极117;
以及取向膜，它们从玻璃基板113向着LC层109连续地布置。在图 12中，只示出了掩埋的延迟膜115、平坦化膜116、反射区公共电极 117。
在单位像素的反射区2中形成掩埋的延迟膜115和反射区公共电 极117。在反射区2中，通过反射区公共电极117和反射区像素电极 129之间发生的电场，以ECB模式即纵向电场模式，驱动LC层109 中的LC分子，反射区公共电极117和反射区像素电极129彼此相对且 其间插入LC层109。
对在接近LC层的第一基板3的表面上形成的取向膜以及在接近 LC层109的第二基板4的表面上形成的取向膜执行取向处理，即摩擦处理。对这两个取向膜执行摩擦处理的方向彼此平行且相反。优选地，
摩擦方向平行于反射区2和透射区l之间的边界。
LC层109夹在第一基板3和第二基板4之间。LC层109的延迟 在反射区2中被设置为大约光的四分之一波长，并在透射区中被设置 为光的一半波长。反射区中的延迟可以大于四分之一波长。
将描述根据本实施例的LCD单元的操作的原理。在随后的描述中， 为了描述的简便起见，假设向LC层施加的用于显示黑图像或白图像的 电压是0V。透射区公共电极112和反射区公共电极117连接到不同的 信号源，所述不同的信号源供给在其间具有反转电势关系的信号，其 中，这两个信号中的每个的电势电平通过反转这两个信号中的另一个 的电势电平来得到。透射区像素电极111和反射区像素电极129通过 开关装置连接到公共数据线120，并被提供公共信号。例如，根据待通 过单位像素显示的图像，具有0V至5V之间的电势的任意信号被提供 到透射区像素电极111和反射区像素电极129。
首先将描述黑图像的显示。当OV的信号被提供到反射区像素电极 129并且5V的信号提供到反射区公共电极117时，反射区像素电极129 和反射区公共电极117之间的电势差呈现5V，由此通过该5V的电势 差产生的纵向电场来驱动反射区2中的LC层109。在这个阶段，向透 射区公共电极112提供通过反转供给到反射区公共电极117的信号的 电势电平得到的信号，即向反射区公共电极112提供0V的信号。由于 提供到透射区像素电极111的信号是OV(与供给到反射区像素电极129 的信号相同)，因此没有向透射区1中的LC层109施加电场，由此 LC分子保持由对取向膜进行取向处理限定的初始取向。
图13在图的左侧示出反射区中层的布置，并且在图的右侧示出反 射区2中各个层透射的光的偏振的改变。图的右侧包括显示两种图像 的情况黑图像(在存在施加电压时)；和白图像(在不存在施加电
25压时)。图13的右侧使用的符号满足粗的空白箭头表示光的方向， 叉号表示对光的阻挡，细的双向箭头表示线性偏振光的偏振方向或偏
振膜的透光轴，带圆圈的R表示顺时针方向的圆偏振光，带圆圈的L 表示逆时针的圆偏振光，粗的空白条表示LC分子的初始取向，并且附 有较小的水平线的小圆表示LC分子的立起方向。在此，在从第一基板 向着第二基板观察的状态下表示圆偏振光的方向。
图13的水平方向被称作O度的方向，图13中的垂直方向被称作 90度的方向。所示出的层包括以从LCD单元的外部光入射侧开始依次 布置的偏振膜130，该偏振膜具有90度的透射轴；第一基板3，该 第一基板3包括掩埋的延迟膜115，该延迟膜115具有四分之一波长的 延迟和45度的光学弹性轴(optical elasticity axis); LC层109;以及第 二基板4,该第二基板4包括透明的反射区像素电极129和反射膜9。
在显示黑图像期间的LCD单元的操作中，如图13的"黑图像" 列所示出的，90度的线性偏振光经过偏振膜130，并且入射到掩埋的 延迟膜115上。掩埋的延迟膜115将入射的线性偏振光转换成顺时针 的圆偏振光，该顺时针的圆偏振光进入LC层109。
通过纵向电场从初始取向开始立起的LC层109在该阶段不具有 折射率各向异性。因此，入射光按原样穿过LC层109，即作为顺时针 圆偏振光穿过LC层109，以到达反射膜9。反射膜9所反射的光被转 换成逆时针的圆偏振光，该逆时针的圆偏振按原样光穿过LC层109以 到达掩埋的延迟膜U5。该光穿过掩埋的延迟膜115,从而被转换成O 度的线性偏振光，该0度的线性偏振光的偏振方向垂直于偏振膜130 中的90度的透光轴。因此，从掩埋延迟膜U5经过的光不能穿过偏振 膜130，由此LCD单元提供黑图像。
图14在图的左侧示出透射区1中的层的布置，并且在图的右侧示 出透射区1中在各个层传输的光的偏振的改变，这与图13类似。图14中的符号与图13中的符号类似。透射区1中的层包括以与从背光入射 侧看的次序反向的次序布置的偏振膜130、 LC层109、第二基板4、偏 振膜131和背光源(未示出)，该偏振膜130具有90度的透光轴，该 第二基板4包括电极111和112，该偏振膜131具有O度的透光轴。
在显示黑图像期间的LCD单元的操作过程中，如图14的"黑图 像"列所示出的，从背光源发射的背光之中的0度的线性偏振光经过 偏振膜131并入射到LC层109上。由于在透射区像素电极111和透射 区公共电极112之间不存在施加电压而具有初始取向的LC层109中的 LC分子使入射光按原样从其穿过。经过LC层109的0度的线性偏振 光入射到具有90度透射轴的偏振膜130上，并由此被阻挡。因此，透 射区l也提供黑图像。
接着，将描述在显示白图像期间的LCD单元的操作。在反射区中， 当向反射区像素电极129和反射区公共电极U7提供0V的信号时，在 反射区像素电极129和反射区公共电极117之间没有发生电势差，由 此反射区中的LC层109的LC分子保持由取向膜限定的初始取向。在 该阶段，在透射区中，向透射区公共电极112提供通过将供给到反射 区公共电极117的信号的电势电平反转得到的信号，即向透射区公共 电极112提供5V的信号。由于向透射区像素电极U1提供0V的信号 (与供给到反射区像素电极129的电势相同)，因此在透射区1中出 现横向电场，由此透射区中的LC层109的LC分子沿着平行于基板的 方向旋转。
将参照图13的"白图像"列来描述反射区中的LCD单元的操作。 经过偏振膜130的入射光，即90度的线性偏振光入射到掩埋的延迟膜 115上，该掩埋的延迟膜115将入射光转换成顺时针的圆偏振光。该光 入射到LC层109上，如在黑图像的情况中一样。由于LC层109具有 四分之一波长的延迟，因此入射到LC层109上的光通过LC层109的 折射率各向异性被转换成线性偏振光，并到达反射膜9。线性偏振光被反射膜9按原样反射，并入射到LC层109上，该 LC层109将入射光转换成顺时针的圆偏振光。该光入射到掩埋的延迟 膜115上，该掩埋的延迟膜115将入射光转换成90度的线性偏振光。 偏振膜130使90度的线性偏振光从其穿过，由此LCD单元提供白图 像。
将参照图14中的"白图像"列来描述在显示白图像期间透射区中 的LCD单元的操作。从背光源发射的背光之中的0度的线性偏振光经 过偏振膜131。 LC层109中的LC分子通过透射区像素电极111和透 射区公共电极112之间的电势差产生的横向电场而被旋转，以具有沿 着45度的方向的光轴。由于透射区1中的LC层109的延迟是大约一 半波长，因此经过偏振膜131的0度的线性偏振光通过具有折射率各 向异性的LC层109被转换成90度的线性偏振光。由于偏振膜130的 透光轴处于90度，因此经过LC层109的光穿过偏振膜130，由此透 射区1提供白图像。
虽然以上的描述只包括显示白图像和黑图像的情况，但是通过类 似的原理可以实现中间图像的显示。更具体地来说，例如，根据待通 过单位像素显示的中间图像(灰阶级)，通过在透射区像素电极111 和反射区像素电极129之间施加0V至5V的电压，可以得到中间图像。
将描述根据本发明的示例性实施例的驱动方法。图15是示出反射 区中的每个部分的电势的时序图。驱动反射区的过程包括第一步骤15 和第二步骤16。第一步骤15对应于图2中的预备时间段，而第二步骤 16对应于图像时间段Dl、 D2、 D3...。要注意的是，该图和其它后续 图中的电势不对应于任何实际的电势，尽管在选择扫描线期间数据线 的电势是相对精确的。
在第一步骤15的开始，扫描线的电势17短暂地提高，由此选择扫描线。驱动电路110(图1)向数据线120提供与预备电压对应的电 压，以将数据线120的电势提高至预备电压。通过扫描线的以上选择， 该预备电压被写入反射区像素电极129，由此反射区像素电极的电势 20呈现高于0V的电压。在该阶段，反射区公共电极的电势19是0V。 在第一步骤15中，向LC层109施加预备电压21，该预备电压21是 反射区像素电极的电势20和反射区公共电极的电势19之间的电势差。
在第二步骤16的开始，扫描线的电势17短暂地提高，以选择扫 描线。驱动电路110向数据线120提供与图像对应的电压(图像电压)。 提供到数据线120的图像信号通过以上扫描线的选择被写入反射区像 素电极129。在该阶段，反射区公共电极的电势19是5V。因此，向 LC层109施加为反射区像素电极的电势20和反射区公共电极的电势 19之间的差的电压。
在第二步骤16中，驱动电路IIO保持施加到LC层109的电压为 高于阈值电压的电压。例如，如果阈值电压是1V，则在选择扫描线期 间的图像信号和反射区公共电极之间的电势差被调节，以使得在显示 白图像期间向LC层109施加的电压被设置为IV。通过向输入到反射 区公共电极的信号提供偏移可实现这种调节。
图16示出施加到反射区中的LC层的电压和从与基板垂直地来看 LC层中心附近的LC分子的倾斜角(立起角)之间的关系。图16还示 出在施加电压和反射区中的反射率之间的关系。该实例中，反射区中 的LC层的延迟是137nm，即光的四分之一波长。如果施加到LC层的 电压达到大约IV，倾斜角开始增大，由此LC分子中的大多数沿着取 向处理限定的适当方向略微立起。这意味着阈值电压是1V。在这种情 况下，在第一步骤15 (图15)中向LC层施加的预备电压是等于阈值 电压的IV。在第二步骤16中向LC层施加的电压等于或高于IV。
预备电压不需要等于阈值电压，并且可以高于阈值电压(IV)。在第二步骤16中施加到LC层的最小电压也不需要等于阈值电压，并 且可以高于阈值电压。然而，要注意的是，过度较高的所施加电压或 预备电压会造成反向倾斜，并且由此所施加电压或预备电压应该是低 于造成反向倾斜的电压。不造成反向倾斜的最大的所施加电压取决于 单元结构并因此没有被唯一地限定。在常白模式的情况下，最大电压 至少低于黑图像电压。
如从图16中理解的，高于阈值电压的所施加电压显著地降低反射 区中的反射率。由于在第二步骤16中最小施加电压对应于显示白图像， 因此最小施加电压的过度较高的值降低了白图像的亮度。因此，优选 的是，在第二步骤16中向LC层施加的最小电压等于阈值电压。如果 期望的是在第二步骤16中向LC层施加的电压高于阈值电压，则在显 示白图像期间可以基于期望的反射率来确定最小的所施加电压。
与图16类似地，图17示出向反射区中的LC层施加的电压与倾 斜角和反射率的关系的另一个实例。在该实例中，反射区中的LC层的 延迟比四分之一波长137nm大34nm。在图17中，当向LC层施加的 电压基本上达到1V时，倾斜角开始增大，同时反射率呈现最大值。
如果LC层的延迟等于光的四分之一波长，并且如果将白图像电 压设置成等于倾斜角开始增大的阈值电压，则与使用0V的情况相比， 反射率降低，如图16中所示。另一方面，如果LC层的延迟大于四分 之一波长，则反射率在倾斜角基本上开始增大的阈值电压处呈现最大 值。在这种情况下，等于阈值电压的白图像电压提供较亮的图像。原 因是，将LC层的延迟设置成大于四分之一波长造成LC层的双折射随 着LC分子的略微立起而减小，由此LC层的延迟呈现适于显示白图像 的四分之一波长。
在本实施例中，在图像时间段期间向由纵向电场驱动的LC层的 一部分施加的电压保持为高于在LC层中LC分子的取向开始改变的阈值电压。在图像时间段期间(其中，LC层根据灰阶级来驱动)施加的 高于阈值电压的该电压使得LC分子在任意时刻也至少略微地立起， 即使当施加最小的灰阶电压时。由纵向电场驱动的LC层的一部分保持 在LC分子停留在如下所述的倾斜姿势的状态，该倾斜姿势适于沿着适 当方向立起，即不完全倒下至初始状态。这样抑制了由反向倾斜造成 向错的发生。
在每个单位像素中存在包括以纵向电场模式驱动的反射区和以横 向电场模式驱动的透射区的LCD单元，其中，在透射区中，LC分子 的预倾斜角小，用于获得更宽的视角特性。同样在这种LCD单元中， 可以釆用上述的驱动技术，用于抑制反射区中的向错。这使得透反射 式LCD单元中的反射区和投射区都能够具有优良的图像品质。
在本实施例中，在图像时间段之前，向以纵向电场模式驱动的LC 层的一部分施加等于或高于阈值电压的预备电压。施加预备电压使得 LC分子能够沿着取向处理限定的适当方向略微立起。在图像时间段的 初始阶段期间，当向LC层施加更大的电压时，LC分子略微立起使得 LC分子能够沿着适当方向显著立起。这抑制了从与预备时间段接续的 图像时间段的初始阶段开始在图像时间段期间发生反向倾斜。因此， 可以抑制由反向倾斜造成的向错的发生。
专利公开3中描述的结构可以应用到典型的透反射式LCD单元， 用于将第三电极设置在其中。该结构需要提供黑矩阵来屏蔽从第三电 极反射的光，由此像素的有效开口面积减小。另一方面，本实施例没 有使用第三电极，由此不需要黑矩阵。这没有导致像素的有效开口率 降低，并且抑制发生反向倾斜。另外，考虑到其中第三电极可以被只 设置在像素电极附近的专利公开3的结构，只在像素电极的周边实现 对反向倾斜的发生的抑制。在本实施例中，可以在包括像素电极的整 个区域(包括像素电极的附近)中实现对反向倾斜的抑制。因此，在 本实施例中也可以抑制由反射膜的不平坦表面造成的反向倾斜。接着，将描述根据本发明的第二示例性实施例的LCD单元。根据 第二示例性实施例的LCD单元与第一示例性实施例的LCD单元类似， 除了驱动以纵向电场模式驱动的LC层的一部分的技术以外。简言之， 第二示例性实施例的LCD单元在向LC层施加与图像对应的电压的图 像时间段内使用预备时间段，该预备时间段向LC层施加等于或高于阈 值电压的预备电压。
更具体地来说，驱动电路110 (图1)使得单个帧能够包括两个单 位时间段图像时间段和预备时间段。在帧之间切换时，帧内的预备 时间段在随后帧内的图像时间段之前，由此实现与第一示例性实施例 中得到的优点类似的优点，在第一示例性实施例中，在单个帧中，每 个预备时间段在对应的图像时间段之前。在该构造中，在帧的最后阶 段的预备时间段使得LC分子能够沿着适当方向略微立起，并且随后帧 内的图像时间段根据待显示的图像能够沿着适当方向显著立起。因此， 本实施例抑制反向倾斜的发生并因此抑制向错，这与第一示例性实施 例中一样。
图18是示出反射区中的每个部分的电势改变的时序图。在该实例 中，诸如第一帧和第二帧这样的每一帧包括在对应的预备时间段之前 的图像时间段。在此假设第一帧是提供白图像的白图像时间段，且第 二帧是提供黑图像的黑图像时间段。反射区公共电极的电势19在第一 帧内是0V，在第二帧内是5V。
扫描线的电势17在每帧内的图像时间段的初始阶段和预备时间段 的初始阶段短暂地提高，以选择扫描线。当在第一帧内电势17第一次 短暂地提高时，驱动电路110向数据线120 (图11)提供与白图像对 应的电压(图像信号)，并且将数据线的电势18设置为0V。在选择 扫描线时，该电压被写入反射区像素电极129，由此反射区像素电极的 电势20被设置为0V。在第一帧的图像时间段内，向LC层109施加由反射区像素电极的电势20和反射区公共电极的电势19之间的0V电势 差限定的电场，由此反射区提供白图像。
随后，扫描线的电势17短暂地提高，用于第一帧内的对扫描线的 第二次选择。驱动电路110在对扫描线的第二次选择的该阶段向数据 线120发送与预备电压对应的信号，由此使得数据线120的电势18能 够呈现预备电压。假设预备电压是1V，驱动电路110向数据线120发 送用于将反射区像素电极的电势20设置为1V的信号，这是因为反射 区公共电极的电势19是0V。通过对扫描线的选择，数据线的电势18 写入反射区像素电极129，由此将反射区像素电极的电势20设置为IV。 在第一帧的预备时间段内，向LC层109施加由预备电压21 (IV)限 定的电场，该预备电压21 (IV)是反射区像素电极的电势20和反射 区公共电极的电势19之间的差，由此LC分子沿着由取向处理限定的 适当方向略微立起。
然后，过程前进到第二帧以对扫描线进行第一次选择，在第二帧 内，扫描线的电势17在初始阶段短暂地提高。驱动电路110向数据线 120提供与黑图像对应的电压，以使得数据线的电势18能够呈现与黑 图像对应的电压。由于反射区公共电极的电势19是5V，因此驱动电 路110向数据线120发送用于将反射区像素电极的电势20设置为OV 的信号。由于对扫描线进行的第一次选择，数据线的电势18被写入反 射区像素电极129。在第二帧的图像时间段内，向LC层109施加5V， 即反射区像素电极的电势20和反射区公共电极的电势19之间的差， 由此反射区提供黑图像。
随后，扫描线的电势17在第二帧内短暂地提高，用于在第二帧内 对扫描线进行第二次选择。在对扫描线进行第二次选择的该阶段，驱 动电路110向数据线120发送具有预备电压的信号，并使得数据线的 电势18能够呈现预备电压。由于在第二帧内反射区公共电极的电势19 是5V，因此假设预备电压是IV，则驱动电路110向数据线120发送用于将反射区像素电极的电势20设置为4V的信号。由于对扫描线进行 的第二次选择，数据线的电势18被写入反射区像素电极129。第二帧 的预备时间段向LC层109施加预备电压21( 1V)，该预备电压21(1V) 是反射区像素电极的电势20和反射区公共电极的电势19之间的差， 由此LC分子沿着由取向处理限定的适当方向略微立起。
在图18中，在第一帧的图像时间段期间显示白图像，此后在预备 时间段期间施加预备电压，以使得LC分子能够略微立起，此后是用于 显示黑图像的第二帧。以此方式夹在提供白图像的图像时间段和提供 黑图像的图像时间段之间的预备时间段使得LC分子在图像时间段期 间显著立起之前能够略微立起。这使得在第二帧中提供的黑图像能够 抑制由反向倾斜造成的向错的发生。
虽然图18中的每帧包括与图像时间段接续的预备时间段，但是这 些时间段的次序可以与以上实施例反转。更具体地来说，该构造可以 满足，每帧内对扫描线的第一次选择向反射区像素电极129发送与预 备电压对应的信号，并且每帧内对扫描线的第二次选择发送与待显示 的图像对应的信号。同样在这种情况下，过程从第一帧内的用于白图 像的图像时间段转变成第二帧内的用于黑图像的图像时间段，由此实 现与上述优点类似的优点。
图19是示出透射区中每个部分的电势的时序图。扫描线的电势17 和数据线的电势18与图18中所示的类似。图19中的透射区像素电极 的电势23的改变与图18中的反射区像素电极的电势20的改变类似。 由于向反射区和透射区中的公共电极施加在其间具有倒转电势关系的 公共信号，因此通过反转反射区像素电极的电势19的电平，得到透射 区公共电极的电势22。因此，透射区公共电极的电势22在第一帧内为 5V，而在第二帧内为0V。
在反射区中，LC分子在预备时间段期间从初始取向略微立起，由此反射区提供大致的白图像。在透射区中，在预备时间段期间施加到
LC层的电压26从前一时间段降低预备电压，由此预备时间段提供大 致的白图像。在该构造中，反射区和透射区中的图像从白图像(图像 时间段)经由大致白图像(预备时间段)和黑图像(图像时间段)转 变成大致白图像(预备时间段)。在白图像时间段之间包括大致白图 像的图像改变可以在某些程度上降低对比度。具体地来说，透射区的 对比度经历更大的减小，这是因为透射区固有地在黑图像亮度(即， 显示黑图像期间的亮度)和白图像亮度(即，显示白图像期间的亮度) 之间存在更大的差别。
为了减小对比度降低的程度，有效的是，透射区将在预备时间段 期间显示的图像从白图像变化到黑图像。这通过例如使得在预备时间 段期间施加到透射区中的LC层的电压等效于施加到反射区中的LC层 的电压来实现。如前所述，提供到透射区公共电极的信号和提供到反 射区公共电极的信号在它们之间具有反转电势关系。因此，在图像时 间段期间提供到透射区公共电极的信号只是在预备时间段内被反转并 提供到透射区公共电极。这样使得透射区公共电极能够与提供到反射 区公共电极的信号等势，由此只是在预备时间段期间，施加到透射区 中的LC层的电压等效于施加到反射区中的LC层的电压。
图20A和图20B是示出在预备时间段期间反转透射区公共电极的 电势电平的情况下分别在反射区和透射区中的每个部分的电势的时序 图。图20A中所示的反射区中的每个部分的电势改变与图18中所似的 电势改变相同。在透射区中，在从图像时间段转变成预备时间段时， 每帧内的透射区公共电极的电势22反转。B卩，在第一帧的预备时间段 (即，第二扫描时间段)期间，透射区公共电极的电势22从5V变为 0V， 5V是图像时间段期间透射区公共电极的电势。在第二帧的预备时 间段内，透射区公共电极的电势22从图像时间段期间的透射区公共电 极的电势OV变为5V。对透射区公共电极的电势22进行以上控制，使得在预备时间段内 施加到透射区中的LC层的电压能够等效于在反射区中施加的预备电 压21，由此透射区在预备时间段期间提供大致黑图像。更具体地来说， 透射区的图像从白图像(图像时间段)经由大致黑图像(预备时间段) 和黑图像(图像时间段)变成大致黑图像(预备时间段)。图20B中 所示的第二帧期间的平均亮度低于图19中所示的平均亮度，其中，透 射区公共电极的电势没有反转。因此，与图19相比，在图20B中，第 一帧中提供的白图像与第二帧中提供的黑图像的对比度得以提高。
在可选的方案中，可以通过使透射区中不存在预备时间段来提高 透射区的对比度。图21A和图21B是示出在该情况下分别在反射区和 透射区中的每个部分的电势的时序图。扫描线分离地包括透射区的扫 描子线(sub-line)与反射区的扫描子线。在每帧内，在透射区和反射区中 都执行第一次扫描。只是在反射区而不在透射区中执行第二次扫描。 更具体地来说，通过暂时提高用于写入图像信号的扫描子线的电势24、 25来执行图像时间段的第一次扫描，而通过只暂时提高反射区的扫描 子线的电势24来执行预备时间段的第二次扫描。该构造提供普通图像， 其中，在透射区中没有施加预备电压，由此防止透射区中的图像品质 劣化。
在本实施例中，在预备时间段期间向由纵向电场驱动的LC层的 一部分施加阈值电压，然后在图像时间段期间向其施加与显示的图像 对应的电压。预备时间段使得LC分子能够略微立起，由此随后的图像 时间段使得LC分子能够沿着适当方向显著立起。因此，可以抑制由反 向倾斜造成的向错。在如下所述的LCD单元的设计中，gP，其中在每 个单位像素中包括由纵向电场驱动的反射区和由横向电场驱动的透射 区，LC分子有时停留在较小倾斜角的取向，用于得到更宽的视角特性。 同样在这种LCD单元中，如上所述的驱动技术防止在反射区中发生向 错，由此提供了在透射区和反射区中都具有优良图像品质的透反射式 LCD单元。在第二示例性实施例中，每帧包括预备时间段。然而，本发明不 限于这样的实例。更具体地来说，不是所有的帧都需要在其中包括预 备时间段，数帧中有一帧包括预备时间段就足够了。换言之，在驱动
LCD单元的过程中，可以混合包括预备时间段的帧和不包括预备时间 段的另一帧。同样在这种情况下，可以抑制与预备时间段接续的图像 时间段中的反向倾斜。在又一可选的方案中，不需要每帧既包括图像 时间段又包括预备时间段，并且在均只包括图像时间段的相邻帧之间 插入只包括预备时间段的帧是足够的。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明， 但是本发明不限于这些实施例和修改。如对本领域技术人员而言清楚 的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下， 可以在本发明中进行各种变化。
权利要求
1.一种液晶显示单元，包括液晶层；第一基板和第二基板，所述液晶层夹在所述第一基板和所述第二基板之间，以限定单位像素的阵列；以及驱动单元，所述驱动单元通过向所述单位像素的至少一部分中的所述液晶层施加纵向电场来驱动所述单位像素的所述至少一部分中的所述液晶层，所述纵向电场在所述第一基板和所述第二基板之间产生，其中，所述驱动单元在图像时间段内通过向所述单位像素的所述至少一部分施加与图像对应的图像电压而驱动所述单位像素的所述至少一部分，并且在所述图像时间段之前的预备时间段内通过向所述单位像素的所述至少一部分施加等于或高于阈值电压的预备电压而驱动所述单位像素的所述至少一部分，所述阈值电压使得所述液晶层中的液晶分子能够开始改变所述液晶分子的取向。
2. 根据权利要求l所述的液晶显示单元，其中，所述驱动单元将 所述预备时间段插入在所述图像时间段中的两个相邻图像时间段之 间。
3. —种液晶显示单元，包括 液晶层；第一基板和第二基板，所述液晶层夹在所述第一基板和所述第二 基板之间，以限定单位像素的阵列；以及驱动单元，所述驱动单元通过施加纵向电场来驱动所述单位像素的至少一部分中的所述液晶层，所述纵向电场在所述第一基板和所述 第二基板之间产生，其中，所述驱动单元在图像时间段内通过向所述单位像素的所述至少一 部分施加与图像对应的图像电压来驱动所述单位像素的所述至少一部分，并且在所述图像时间段内保持施加到所述单位像素的所述至少一 部分的电压为阈值电压或高于所述阈值电压，所述阈值电压使得所述 液晶层中的液晶分子能够开始改变所述液晶分子的取向。
4. 根据权利要求3所述的液晶显示单元，其中，当所述液晶分子 从初始取向转变成所述图像时间段中的状态时，所述驱动单元向所述 单位像素的所述至少一部分施加等于或高于所述阈值电压的预备电 压。
5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的液晶显示单元，其中， 所述单位像素包括反射区，所述反射区在其中包括具有不平坦表面的反射膜，并且所述驱动单元将所述反射区作为所述单位像素的所述至 少一部分进行驱动。
6. 根据权利要求1至4中的任一项所述的液晶显示单元，其中， 除了所述单位像素的所述至少一部分以外，所述单位像素还包括由平行于所述第一基板和所述第二基板的横向电场驱动的第一区。
7. 根据权利要求6所述的液晶显示单元，其中，所述单位像素包 括作为所述第一区的透射区和作为所述单位像素的所述至少一部分的 反射区。
8. 根据权利要求7所述的液晶显示单元，其中，所述液晶分子中 的一些具有沿着所述透射区和所述反射区之间的边界而定向的初始取向。
9. 根据权利要求7所述的液晶显示单元，其中，所述反射区在其 中包括反射区公共电极，并且所述透射区在其中包括透射区公共电极， 所述透射区公共电极连接到与连接到所述反射区公共电极的信号源不 同的信号源。
10. 根据权利要求l所述的液晶显示单元，其中，所述单位像素包括作为所述单位像素的所述至少一部分的反射区和由横向电场驱动的透射区；所述反射区在其中包括反射区公共电极，并且所述透射区在其中 包括透射区公共电极，所述透射区公共电极连接到与连接到所述反射 区公共电极的信号源不同的信号源；以及所述反射区公共电极和所述透射区公共电极在所述图像时间段期 间被提供其间具有反转电势关系的不同驱动信号，并且在所述预备时 间段期间被提供公共驱动信号。
11. 根据权利要求l所述的液晶显示单元，其中， 所述单位像素包括作为所述单位像素的所述至少一部分的反射区和通过施加横向电场而被驱动的透射区；所述反射区在其中包括反射区公共电极，并且所述透射区在其中 包括透射区公共电极，所述透射区公共电极连接到与连接到所述反射 区公共电极的信号源不同的信号源；所述驱动电路包括用于所述反射区的第一扫描线和用于所述透射 区的第二扫描线；以及所述驱动电路在所述图像时间段内既扫描第一扫描线又扫描所述 第二扫描线，并且在所述预备时间段期间扫描所述第二扫描线。
12. —种终端装置，包括根据权利要求1至4中的任一项所述的 液晶显示单元。
13. —种用于驱动液晶显示单元的方法，所述液晶显示单元包括 液晶层夹在其间的第一基板和第二基板并且限定单位像素的阵列，所述方法包括通过向所述单位像素的至少一部分中的所述液晶层施加纵向电场 来驱动所述单位像素的所述至少一部分中的所述液晶层，所述纵向电场在所述第一基板和所述第二基板之间产生；以及在图像时间段内通过向所述单位像素的所述至少一部分施加与图 像对应的图像电压而驱动所述单位像素的所述至少一部分，并且在所 述图像时间段之前的预备时间段内，通过向所述单位像素的所述至少 一部分施加等于或高于阈值电压的预备电压而驱动所述单位像素的所 述至少一部分，所述阈值电压使得所述液晶层中的液晶分子能够开始 改变所述液晶分子的取向。
14. 一种用于驱动液晶显示单元的方法，所述液晶显示单元包括 液晶层夹在其间的第一基板和第二基板并且限定单位像素的阵列，所述方法包括通过向所述单位像素的至少一部分中的所述液晶层施加纵向电场 来驱动所述单位像素的所述至少一部分中的所述液晶层，所述纵向电 场在所述第一基板和所述第二基板之间产生，其中，在图像时间段内，通过向所述单位像素的所述至少一部分施加与 图像对应的图像电压而驱动所述单位像素的所述至少一部分；以及在所述图像时间段内保持施加到所述单位像素的所述至少一部分 的电压为阈值电压或高于所述阈值电压，所述阈值电压使得所述液晶 层中的液晶分子能够开始改变所述液晶分子的取向。
全文摘要
本发明涉及以纵向电场模式驱动的液晶显示单元。LCD单元包括驱动单元，该驱动单元通过向单位像素的至少一部分中的LC层施加纵向电场来驱动单位像素的至少一部分中的液晶层。所述驱动单元通过在图像时间段内向单位像素的至少一部分施加与图像对应的图像电压而驱动单位像素的至少一部分，并且在图像时间段之前的预备时间段内，通过施加等于或高于阈值电压的预备电压而驱动单位像素的至少一部分，该阈值电压使得LC层中的LC分子能够开始改变LC分子的取向。
文档编号G02F1/133GK101625469SQ20091014021
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月9日 优先权日2008年7月9日
发明者住吉研, 森健一 申请人:Nec液晶技术株式会社