具有高透光率和高开口率的液晶显示装置及其制造方法

专利名称：具有高透光率和高开口率的液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置及其制造方法，特别涉及具有高透光率和高开口率的液晶显示装置及其制造方法。
由于有源矩阵型液晶显示装置的装置性能的急速发展，有源矩阵型液晶显示装置被广泛应用于平面电视系统或便携式计算机用的具有高信息量的监示器这样的应用领域。
但是，现在所使用的有源矩阵型液晶显示装置中的TN显示模式存在视场角窄、响应特性慢、特别是在灰色标度动作中的响应特性慢等根本性的问题。
为了解决上述的问题，人们提出了有关液晶显示元件的新的多种概念。比如，一种方法是采用一个像素具有几个子像素的多区域的TN结构。另一方法是采用对液晶分子的物理特性进行补偿的OCB(Optically CompensatedBirefringence，光学补偿双折射)模式。
但是，虽然多区域方式在提高视场角方面是非常有用的，然而为了形成多区域，其步骤是复杂的，对视场角的改善也是有限的。另外，虽然OCB模式方式在视场角特性和响应速度方面具有优良的电光学性能，但是其存在下述缺点，即难于通过偏压稳定地调节、维持液晶。
作为最近新的显示模式，人们提出了使驱动液晶分子的电极全部形成于同一基板上的IPS(in-plane switching，平面内切换)模式(M.oh-e,M.ohta,S.Aratani,and K.Kondo in“Proceeding of the 15th International DisplayResearch Conference(第15次国际显示器研究会议会议录)”，P.577 by Societyfor Information Display and the intrinsic of Television Engineer of Japan,1995)。


图1为包括单位像素区域与包围该区域的相邻像素区域的已有的IPS模式的液晶显示装置的平面图。
参照图1，多个栅极总线11沿x轴方向的第1方向相互保持平行地排列于底部基板10上。多个数据总线15沿与x轴相垂直的y轴方向的第2方向相互保持平行地排列。多个栅极总线11和数据总线15成矩阵式排列，并确定多个单位像素区域。单位像素区域划分为由一对相邻的栅极总线和一对相邻的数据总线的交叉而形成的区域。
多个栅极总线11和多个数据总线15通过设置于它们之间的栅极绝缘膜(图中未示出)而相互绝缘。对置电极12分别按照在单位像素区域内部具有比如四边形框的形状的方式形成。对置电极12按照栅极总线11的方式设置于底部基板面上。
像素电极14以夹有栅极绝缘膜(图中未示出)的方式设置于对置电极12的顶部，按照将呈四边形框的形状的对置电极12所包围的区域分割开的方式呈文字“I”的形式排列。像素电极14由将对置电极12所包围的区域分割的y轴方向的腹部(web)14c、沿x轴方向与对置电极12叠置的第1边缘(flange)14a和第2边缘14b构成。在这里，第1边缘14a和第2边缘14b按相互保持平行的方式排列。像素电极中的腹部14c沿与y轴方向保持平行的方式连接于第1边缘14a和第2边缘14b之间，其将由对置电极12所包围的区域分为二个区域。
薄膜晶体菅16设置于栅极总线11和数据总线15的交叉部分。该薄膜晶体管16包括从栅极总线11延伸的栅极，从数据总线15延伸而形成的漏极，从像素电极14延伸的源极和形成于栅极顶部的沟道层17。
存储电容器Cst由对置电极12和像素电极14叠置的部分形成。具有滤色片(图1中未示出)的顶部基板(图中未示出)以规定距离按对置方式设置于底部基板10上，这一点未在图中示出。在这里，栅极总线11、对置电极12、像素电极14和数据总线15是由从铝、钛、钽、铬以及它们的组合而形成的组中选择出的至少一种以上的金属形成的。
下面参照图1和图2对上述的IPS模式的液晶显示装置的制造方法进行描述。
图2为沿图1中的Ⅱ-Ⅱ′线剖开的剖面图，在底部基板10上按照比如2500～3500的厚度形成金属膜。该金属膜是由从上述的铝、钛、钽、铬以及它们的组合而形成的组中选择出的至少一种以上的金属形成的。接着，对该金属膜的规定部分形成图案，形成栅极总线11和对置电极12。在图2中仅仅看到对置电极12。然后，在形成有栅极总线11和对置电极12的底部基板10的顶部形成栅极绝缘膜13。之后，在栅极绝缘膜13的规定部分上形成薄膜晶体管16中的沟道层17。此后，在形成有沟道层17的栅极绝缘膜13的顶部按照比如4000-4500的厚度形成铝、钛、钽、铬等这样的不透明金属膜。接着，在不透明金属膜的规定部分形成图案，形成像素电极14和数据总线15。在图2中仅仅看到像素电极14。此后，在底部基板10的所形成体的表面上形成第1定向膜19。
在底部基板10上以规定距离d设置顶部基板20。在这里，在已有的液晶显示装置中，底部与顶部基板10、20之间的距离(下面称为“盒间距(cellgap)”)d大于像素电极中的腹部14c(下面简称为“像素电极14”)与对置电极12之间的距离1。其原因是在像素电极14和对置电极12之间形成的电场具有与基板10、20的表面基本保持平行的形状。
在与底部基板10相对的顶部基板20的内侧面上形成滤色片21。接着，在该滤色片21的顶部形成第2定向膜22。在这里，第1和第2定向膜19、22具有下述作用，该作用指在像素电极14和对置电极12之间未形成电场时，使液晶分子(图中未示出)按照其长轴基本与基板10的表面保持平行的方式排列。然后，按照与栅极总线11成规定角度的方式对第1和第2定向膜19、22进行研磨(rubbing)处理。
虽然在图中未示出，在底部基板10的外侧面上设置有偏振片(图中未示出)，在顶部基板20的外侧面上设置有检偏镜(图中未示出)。
在上述的IPS模式的液晶显示装置中，如果对栅极总线11中的任何一个施加扫描信号，对数据总线15施加显示信号，则位于施加有信号的栅极总线11与数据总线15的交叉点附近的薄膜晶体管16导通。于是，数据总线15的显示信号通过薄膜晶体管16而传递给像素电极14，连续对对置电极12施加共用信号。因此，在对置电极12和像素电极14之间形成电场。
此时，如图2所示，由于对置电极12和像素电极14之间的距离1大于盒间距d，这样在基板表面上形成基本平行状的电场EF。由此，因其介电常数各向异性的特性，液晶内的液晶分子(图中未示出)的光轴沿与电场EF保持平行的方向扭转。因此，使用者可从任何一个方向看到液晶分子的长轴，从而液晶显示装置的视场角得到改善。
但是，上述的IPS-LCD具有下述的问题。
首先，如图1和2所示，在IPS模式的液晶显示装置中，在透光面、即在底部基板10上设置有由铝等这样的不透明金属形成的对置电极12和像素电极14。由此，液晶显示装置的开口面积减小，透光率降低。另外，作为上述的结果，由于为了获得适合的亮度而应采用强的背景光，这样会产生耗电量较大的问题。
为了解决这样的问题，人们提出了用透明物质形成对置电极12和像素电极14的方法。但是，虽然该方法可使开口率增加一点，然而透光率却不怎么好。即，为了形成共面电场(in-plane field)，应设定电极12、14之间的距离1大于盒间距d，为了获得适合的较强的电场，电极12、14应具有较大的宽度，比如10～20μm的宽度。但是，由于具有上述的结构，虽然在电场12、14之间形成与基板基本保持平行的电场，然而位于具有较大宽度的电极12、14的顶部的大部分的区域的液晶未受到电场的影响，从而形成等电位面。由此，由于电极顶部的液晶分子保持初始的排列状态，这样透光率基本不会改善。
图3为在具有图1和图2的结构的已有的液晶显示装置中，在形成电场后表示模拟经过一定时间的透光率的变化的结果的图。在这里，顶部的曲线呈现透光率的变化，而底部的曲线呈现从对置电极和像素电极之间产生的等电力线的分布。另外，在图3中，标号25表示液晶分子。液晶显示装置中的对置电极和像素电极为不透明金属，对置电极和像素电极之间的距离约为20μm，像素电极和对置电极的宽度分别约为10μm，盒间距约为4.5μm，第1定向膜中的研磨轴与电场之间的夹角约为22°。另外施加于像素电极上的电压为8V。
从图3可知，在施加电压经过100ms的时间后，呈现约23％的透光率，在施加电压经过100ms的时间之前，呈现约20％以下的透光率。
另外，按照上述的模拟结果，如图3所示，在形成电场时，对置电极12和像素电极14由不透明的物质形成，这样光不能透过。
另一方面，即使在对置电极12和像素电极14由具有上述宽度的透明物质形成的情况下，基本与图3的模拟结果相同，在电极12、14的顶部，电场的强度仍很微弱，等电位线的密度较小。因此，存在于两个电极的顶部处的液晶分子基本不能运动，两个电极的顶部的透光率接近为“0”。根据这样的结果可知，即使在将两个电极12、14制作为具有上述宽度的透明电极的情况下，仍可呈现与制作成不透明电极的场合基本相同的透光率。
另外，在上述的液晶显示装置的制造方法方面，由于对置电极12与栅极总线11同时形成，像素电极14与数据总线15同时形成，这样对置电极12和像素电极14相对底部基板10的表面、或栅极绝缘膜13的表面具有3000以上的高度。由于上述的对置电极12和像素电极14的高度，液晶显示装置中的底部基板10的表面具有过大的高度差，这样需要单独的保持平整的处理步骤。如果未同时采用这样的保持平整的处理步骤，则难于进行以后要进行的定向膜的研磨步骤。
因此，本发明的目的在于改善液晶显示装置的开口率、同时增加其透光率。
本发明的另一目的在于即使在通过液晶显示装置的电极面的情况下，仍可使光透过，另外进一步增加透光率。
本发明的还一目的在于在没有单独的保持平整处理的步骤的情况下，可减少底部基板的结构物的高度差。
为了实现本发明的目的，本发明的液晶显示装置的特征在于，该装置包括透明的第1基板和第2基板，该第1基板和第2基板相互间隔第1距离相对设置，它们分别具有内侧面和外侧面；液晶层，该液晶层排列于上述第1基板和第2基板之间，并且具有多个液晶分子；第1电极，该第1电极形成于上述第1基板的内侧面上，并且具有第1宽度；第2电极，该第2电极以第2宽度形成于上述第1基板的内侧面上，与第1电极间隔第2距离，与上述第1电极共同形成电场，从而使液晶运动；上述第1电极和第2电极由透明导体形成；上述两个基板之间的第1距离大于上述两个电极之间的第2距离。
另外，本发明的液晶显示装置的特征在于，该装置包括第1基板和第2基板，该第1基板和第2基板相互间隔第1距离相对设置，它们分别具有内侧面和外侧面；液晶层，该液晶层排列于上述第1基板和第2基板中的相应内侧面之间，并且具有多个液晶分子；第1电极，该第1电极形成于上述第1基板的内侧面上，并且具有与第2方向保持平行的呈分支状的多个带，这些带分别具有第1宽度，并且按照第2距离与相邻的带间隔开；第2电极，该第2电极形成于上述第1基板的内侧面上，其包括多个带，这些带分别设置于上述第1电极的带之间，分别具有第2宽度，以第3距离间隔开，该第2电极按照第4距离与第1电极中的带间隔开；绝缘膜，该绝缘膜使上述第1电极和第2电极之间保持绝缘；上述第1电极和第2电极分别为透明导体；上述第1距离大于上述第4距离；上述第2宽度小于第1距离，上述第1宽度小于第2距离；上述第1宽度和第2宽度为这样的宽度，该宽度实质上通过形成于邻接的带之间的电场，刚好使存在于第1电极的带和第2电极的带的相应顶部处的液晶分子全部运动。
此外，本发明的液晶显示装置的特征在于，该装置包括第1基板和第2基板，该第1基板和第2基板相互间隔第1距离相对设置，它们分别具有内侧面和外侧面；液晶层，该液晶层排列于上述第1基板和第2基板之间，并且具有多个液晶分子；第1电极，该第1电极形成于上述第1基板的内侧面上，并且呈四边形板状；第2电极，该第2电极形成于上述第1基板的内侧面上，其包括与第2方向保持平行的呈分支状的多个带，并且全部按照与第1电极叠置的方式设置，上述带分别按照具有一定宽度，在它们之间保持一定的第3距离的方式排列，第1电极在该带之间的部分露出；绝缘膜，该绝缘膜使上述第1电极与第2电极之间保持绝缘；上述第1电极和第2电极分别为透明导体；上述两个基板之间的第1距离大于上述绝缘膜的厚度；上述露出的第1电极的宽度和第2电极中的带的宽度为这样的宽度，该宽度实质上通过相互邻接的第1电极和第2电极中的带之间的电场，使存在于第1电极及第2电极的带的相应顶部的全部液晶分子运动。
本发明的液晶显示装置的制造方法的特征在于，该方法包括下述步骤准备透明的第1基板；在该第1基板上形成第1透明导体；
在该第1透明导体顶部形成第1金属膜，对第1金属膜的规定部分形成图案，以形成栅极总线和共用信号线；对第1透明导体形成图案，以形成第1电极；在形成有上述栅极总线、共用信号线、第1电极的第1基板上形成栅极绝缘膜；在上述栅极绝缘膜的规定部分上形成沟道层；在该栅极绝缘膜顶部形成第2透明导体，按照与第1电极叠置的方式对第2透明导体形成图案，以形成第2电极；在栅极绝缘膜顶部蒸镀第2金属膜，对其规定部分形成图案，以形成数据总线、源极和漏极；在该第1基板的所形成体的顶部形成第1定向膜。
此外，本发明的液晶显示装置的制造方法的特征在于，该方法包括下述步骤准备透明的第1基板；在该第1基板上形成第1透明导体，对其规定部分形成图案，以形成第1电极；在第1基板上蒸镀第1金属膜，对其规定部分形成图案，以形成栅极总线和共用信号线，该共用信号线与第1电极接触；在形成有上述第1电极、栅极总线、共用信号线的第1基板上形成栅极绝缘膜；在该栅极绝缘膜的规定部分上形成沟道层；在该栅极绝缘膜顶部形成第2透明导体，按照与第1电极叠置的方式对第2透明导体形成图案，以形成第2电极；在该栅极绝缘膜顶部蒸镀第2金属膜，对其规定部分形成图案，以形成数据总线、源极和漏极；在第1基板的所形成体的顶部形成第1定向膜；形成第1电极的步骤以及形成栅极总线和共用信号线的步骤可以互换。
按照本发明，由于通过透明的物质形成对置电极和像素电极，电极之间的距离按照可形成多个边缘电场的方式形成，其小于盒间距，驱动电极的宽度足够窄，从而可通过在其两侧所产生的边缘电场使液晶分子全部运动，这样存在于电极顶部的液晶分子全部运动。因此，与已有的IPS模式的液晶显示装置相比较，透光率大大改善。
另外，由于ITO层是通过蒸镀法按照浅于一般的不透明的金属膜的深度形成的，这样可减小底部基板的结构体之间的高度差。
下面参照以下的附图对本发明的优选实施例进行具体描述。
图1为表示已有的IPS模式的液晶显示装置的单位像素的平面图；图2为沿图1中202-202′线剖开的剖面图；图3为表示模拟在已有IPS模式的液晶显示装置中施加电压时的液晶分子的排列状态的结果的图；图4为用于说明本发明原理的液晶显示装置的剖面图；图5A为表示本发明第1实施例的液晶显示装置的单位像素和其周边部的平面图；图5B为表示本发明第1实施例的液晶显示装置的单位像素的变形例的平面图；图6为沿图5A中206-206′线剖开的剖面图；图7A和B为表示本发明第1实施例的定向膜、偏振片和检偏镜的排列状态的图；图8A～C为说明本发明第1实施例的液晶显示装置的制造方法的每个步骤的平面图；图9A和B为说明本发明第1实施例的入射光的隔断原理的图；图10为表示在本发明第1实施例的液晶显示装置中带之间所产生的电力线的分布的图；图11和图12为表示下述模拟结果的曲线图，该结果表示本发明第1实施例的在施加电压后一段时间的透光率的变化；图13为本发明第1实施例的显示电压与透光度之间的关系的曲线图；图14A为表示本发明第2实施例的液晶显示装置中的单位像素和其周边部的平面图；图14B为表示本发明第2实施例的液晶显示装置的单位像素的变形例的平面图；图15为沿图14A中215-215′线剖开的剖面图；图16和图17为表示本发明第2实施例的模拟施加电压时的液晶分子的排列状态的结果的曲线图18A和B为表示本发明第3实施例的液晶显示装置中的像素电极和其周边部的平面图；图19为沿图18A和图18B中219-219′线剖开的剖面图；图20为表示本发明第3实施例的模拟施加电压时的液晶分子的排列状态的结果的曲线图；图21为表示本发明第4实施例的液晶显示装置中的单位像素和其周边部的平面图；图22为沿图21中222-222′线剖开的剖面图；图23A为表示本发明第1～4实施例的液晶显示装置中的等对比度曲线的图；图23B为表示已有的TN模式的液晶显示装置中的由视场角依赖度确定的等对比度曲线的图；图24为表示本发明第1～4实施例的液晶显示装置中的由视场角依赖度确定的亮度的图；图25为表示本发明第1～4实施例的在使Δnd发生变化时、驱动电压造成的透光率的变化的曲线图。
为了改善IPS模式的液晶显示装置的透光率和开口率，如图4所示，本发明中的第1电极32和第2电极34分别是按照夹持绝缘膜33的方式设置的，该第1电极32和第2电极34在施加电场时使液晶分子在具有内侧面和外侧面的第1基板、即底部基板30的内侧面上重新排列。该第1电极32和第2电极34由透明导体构成。与第1基板30相对的第2基板36、即顶部基板也具有内侧面和外侧面，第1基板30和第2基板36按照它们的相应内侧面对合的方式、并以夹持液晶层35的方式排列。在这里，第1基板30和第2基板36之间的间距、即盒间距由d表示。
在本发明中，采用透明导体形成第1电极32和第2电极34，以便使单位像素面积中的开口面积增加，使开口率和透光率加大。
在下面将要描述的特定实施例中，第1电极32和第2电极34也可相互按照第1距离L1间隔开或叠置。第1电极32和第2电极34之间的第1距离L1小于第1基板30和第2基板36之间的盒间距d。第1电极32的宽度P1和第2电极34的宽度P2小于已有的液晶显示装置中的电极的宽度。
上述的3个条件等可单独地以及以2个以上的条件相组合的方式应用于本发明的实施例中。比如，第1电极32的宽度P1与第2电极34的宽度P2可相同，也可不同。另外，第1电极32和相邻的第1电极32之间的距离L2可与第2电极34的宽度P2相同，也可不同，第2电极34和相邻的第2电极34之间的距离L3可与第1电极32的宽度P1相同，也可不同。
下面通过本发明的实施例等对上述的宽度和距离之间的关系进行具体描述。
上述的侧面等是部分因下述的原因而形成的。
当第1电极32与第2电极34之间的距离L1小于盒间距d时，在施加电场期间，在第1电极32和第2电极34之间，相对具有直线状的电力线的共面电场，形成抛物线状的电场(下面称为抛物线)E。此时，电极32、34分别应具有下述宽度，该宽度是指在对两个电极施加电压时，两个电极之间所形成的电场的等电位线均密集地形成于两个电极的顶部，使存在于两个电极顶部的液晶分子充分运动所必需的宽度。从上述的方面来看，最好两个电极的宽度尽可能地窄。但是，在上述宽度过窄的场合，所形成的电场不具有驱动两个电极顶部的液晶的足够强度。因此，两个电极应具有大于上述规定范围的宽度。上述电极的宽度是考虑上述情况来确定的。
同时，还可按照下述方式在上述的结构中添加偏振片(图中未示出)，该方式为在形成电场时液晶分子倾斜，使光泄漏出。由于通过上述方式，在包含电极顶部的整个开口区域中液晶分子产生运动，这样大大改善了透光率。在这里，标号E表示在第1电极32和第2电极34之间形成电场时的电力线。
<第1实施例>
首先，如图5A、图5B和图6所示，多根栅极总线41a、41b按照一定间距沿图面的x轴方向延伸而排列于底部或第1基板40上。另外，多根数据总线47a、47b也按照一定间距沿图面的y轴方向延伸而排列于底部基板40上。液晶显示装置中的单位像素由一对栅极总线41a、41b和一对数据总线47a、47b限定。在图中仅仅表示有一对栅极总线41a、41b和一对数据总线47a、47b。在这里，单位像素的尺寸与已有的相同。此外，在栅极总线41a、41b与数据总线47a、47b之间设置有栅极绝缘膜44，从而使它们之间相互绝缘。
共用信号线42沿与栅极总线41a、41b保持平行的方向、即x轴方向延伸，而位于一对栅极总线41a、41b之间，并且相对栅极总线41a而设置于更加靠近在前的栅极总线41b的位置。在这里，为了降低RC延迟，栅极总线41a、41b、共用信号线42和数据总线47a、47b由从传导性较优良的Al、Mo、Ti、W、Ta、Cr构成的组中选择出的任何一种金属的金属膜或二种以上的合金膜形成。在本实施例中，采用MoW合金膜。
第1电极、即对置电极43分别形成于底部基板40的单位像素区域中。在这里，对置电极43与栅极总线41形成于同一平面、即底部基板40的表面，其按照与共用信号线42接触的方式形成。对置电极43与共用信号线42接触，从而接受共用信号。对置电极43由透明导体，比如铟锡氧化物形成，其包括与栅极总线41a、41b保持平行并与共用信号线42接触的主体43a，以及从该主体43a沿反y轴方向延伸的多根比如8根带43b。即，对置电极43的一段由上述的主体43a盖住，而其另一段呈打开的梳状。在第1实施例中，每个单位像素形成有8个带。在这里，每个带43b具有一定的宽度P11，每个带按照一定的距离L11间隔开。考虑到以后待形成的像素电极的宽度及其间距，每个带43b的宽度P11比已有的对置电极稍窄。
第2电极、即像素电极46也分别形成于底部基板40的单位像素区域中。此时，像素电极46按照与对置电极相重叠的方式形成于栅极绝缘膜44顶部。像素电极46按照对置电极43的方式，由透明导体比如ITO(indium tin oxide，铟锡氧化物)形成。像素电极46包括与对置电极43的主体43a叠置的主体46a，以及从该主体46a沿反y轴方向延伸呈带状的多根比如对于单位像素7根带46b。即，像素电极46的一段由上述的主体43a盖住，其另一段呈打开的梳状。此时，带46b按照具有一定的宽度P12，保持一定距离L12的方式排列。另外，带46b位于对置电极的带43b之间。
如图6所示，像素电极中的带46b按照下述的结构排列，该结构为在该带46b与对置电极中的带43b之间设置有栅极绝缘膜44，并且该带46b与带43b相互交替布置。
如图5B所示，对置电极43具有下述结构，在该结构中该电极中的带43b的两个端部连接在与栅极总线41a保持平行、并且与该两个端部分别对应的主体43a、43c上。像素电极46也可按照下述方式变形，该方式为其中的带46b的两个端部连接在与栅极总线41a保持平行、并且与这两个端部分别对应的主体46a、46c上。另外，虽然图中未示出，但是可有选择地仅仅连接对置电极43中的带43b的端部，另外可仅仅连接像素电极46的带46b的端部。还有，还可按照仅仅连接像素电极46中的带46b、去除主体46a的方式变形。
在本实施例中，像素电极46中的带46b的宽度P12小于对置电极43中的带43b之间的距离L11。因此，像素电极46中的带46b刚好以规定距离L11与对置电极43中的带43b间隔开。于是，像素电极46中的带46b对应于对置电极43中的带43b之间的空间的中间部设置，像素电极46中的带46b与和其相邻的对置电极43中的带43b之间保持距离L11。该距离L11小于图6中的盒间距d11。比如，当单位像素的尺寸为110μm×330μm时，上述距离L11在0.1～5μm的范围内。对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b的宽度应按照下述方式形成，该方式为在形成于它们之间的抛物线电场的作用下，刚好使电极43b、46b顶部的液晶分子全部运动。比如，当单位像素的尺寸为110μm×330μm，对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b分别为8个、7个时，这些电极43b、46b的宽度可在1～8μm的范围内，最好在2～5μm的范围内。
另一方面，根据单位像素的尺寸和对置电极43中的带43b和像素电极46中的带46b的数量的不同，对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b的宽度和距离是可变动的。但是，带43b、46b的宽度必需为下述的宽度，该宽度在位于带43b、46b之间的抛物线电场的作用下刚好使存在于带43b、46b顶部的液晶分子全部运动。最好，像素电极46中的带46b的宽度P12与对置电极43中的带43b的宽度P11的比值在0.2～4的范围内。
开关元件中的薄膜晶体管(“TFT”)50分别形成于栅极总线41a与数据总线47a之间的交叉点的顶部或其附近。薄膜晶体管50包括形成于栅极总线41a顶部的沟道层45；与该沟道层45一侧叠置并从数据总线47a伸出的漏极48；与沟道层45的另一侧叠置、与像素电极46的规定部分接触的源极49。
在对置电极43与像素电极46叠置的部分形成有存储电容器Cst。该存储电容器Cst的作用是在1帧中保持数据信号，在本实施例中，在对置电极43中的主体43a与像素电极46中的主体46a叠置的部分形成有上述存储电容器Cst。
在具有上述结构的底部基板40上，按照规定距离(下面称为盒间距)d11设置顶部基板52。在该顶部基板52中的与底部基板40相对的表面上形成有滤色片54。
第1和第2定向膜55、56分别形成于底部基板40与顶部基板52的内侧表面上。此时，定向膜55、56具有使液晶分子(图中未示出)沿一定方向排列的表面。另外，按照液晶分子具有0°～10°的预倾角的方式对第1和第2定向膜55、56进行处理。按照形成于底部基板40上的第1定向膜55与x轴方向之间的夹角刚好为φ的方式对该第1定向膜55进行研磨，按照形成于顶部基板52上的第2定向膜56与第1定向膜56的研磨方向之间的夹角为180°的方式对该第2定向膜56进行研磨。
此外，参照图6，在上述定向膜55、56之间设置有液晶57。此时，该液晶57为向列型液晶，其具有可扭转的结构。此外，液晶57的折射率各向异性Δn是按照其与盒间距d11之间的乘积在0.2～0.6μm的范围内的方式设定的，介电常数各向异性Δε由第1定向膜55的研磨轴和x轴之间的夹角确定的。下面对该介电常数各向异性Δε的确定进行具体描述。
偏振片58从光学方面看与液晶57关联，其位于底部基板40的外侧面。检偏镜59从光学方面看与偏振片58关联，其位于顶部基板52的外侧面。此时，偏振片58的偏光轴与检偏镜59的吸收轴之间基本呈90°。
在这里，参照图7A和图7B，对偏振片58、偏光轴58a、检偏镜59、吸收轴59a、第1和第2定向膜55、56中的研磨轴55a、56a之间的关系进行描述。
参照图7A，偏振片58中的偏光轴58a与x轴(电场方向)之间刚好具有角度差φ°，即带43b、46b之间刚好具有角度差90～φ°。检偏镜59中的吸收轴59a与偏振片58中的偏光轴58a之间的夹角基本呈90°。按照研磨轴55a与偏振片58中的偏光轴58a之间的角度基本呈0°的方式对第1定向膜55进行研磨。按照研磨轴56a与第1定向膜55的研磨轴55a之间的角度为180°的方式对第2定向膜56进行研磨。
此外，如图7B所示，偏振片58中的偏光轴58a与第1定向膜55中的研磨轴55b可按照它们的夹角基本呈90°的方式设定。即，与图7A基本相同，偏振片58中的偏光轴58a与检偏镜59中的吸收轴59a也可按照第1定向膜55中的研磨轴55b与偏振片58中的偏光轴58a之间呈90°夹角的方式设定。此时，第2定向膜56中的研磨轴56b与第1定向膜55中的定向轴之间呈180°的夹角。
液晶57可采用电场和液晶分子的长轴按照垂直方式排歹的、介电常数各向异性为负值的液晶，或可采用电场和液晶分子的长轴按照平行方式排列的、介电常数各向异性为正值的液晶。此时，如果按照图7A的方式排列，第1定向膜55中的研磨轴55a与x轴之间的夹角φ在0～45°的范围内，则采用介电常数各向异性为负值的液晶，如果上述夹角φ在45～90°的范围内，则采用介电常数各向异性为正值的液晶。在这里，根据定向膜的研磨轴而采用介电常数各向异性不同的液晶是为了使液晶显示装置获得最大透光率。
当对其进行更具体的描述时，一般的IPS模式的透光率按照下述公式表示。
T≈T0sin2(2χ)·sin2(π·Δnd/λ)……(公式1)T透光率T0相对参照光的透光率χ液晶分子的光轴与偏振片的偏光轴之间的夹角Δn折射率各向异性d上、下基板之间的距离或间隙(液晶层的厚度)λ入射光波长按照公式1，在该液晶显示装置中，偏振片58中的偏光轴58a与液晶分子57a的光轴之间的夹角χ为π/4(45°)、Δnd/λ为1/2时为最大。为了满足该要求，当液晶分子中的Δnd为λ/2而形成电场时，液晶分子57a沿电场方向的扭转角度必须在45°以上。
如果定向膜55中的研磨轴55a与电场(x轴方向)之间的夹角φ在45°以下，在采用介电常数各向异性为正值的液晶时，由于液晶分子只扭转小于45°的角度，这样不能获得最大透光率。当采用介电常数各向异性为负值的液晶时，由于液晶分子只扭转90～φ°(φ为45°以下的角)的角度，从而可获得最大透光率。
此外，如果定向膜55中的研磨轴55a与电场(x轴方向)之间的角度φ在45°以上，则在使用介电常数各向异性为正值的液晶时，液晶分子以45°的角度扭转。由于通过上述方式，在与电场平行的扭转的运动过程中，通过45°的范围，从而获得最大的透光率。但是，在使用介电常数各向异性为负值的液晶时，由于液晶分子扭转90-φ°(φ为45°以上的角度)的角度，从而不能获得最大透光率。
比如，第1定向膜55中的研磨轴55a与x轴之间的夹角φ为30°，如果采用介电常数各向异性为正值的液晶，在形成电场时，液晶分子应该扭转30°以便使电场与液晶分子的长轴按照平行方式排列。此时虽然光产生泄漏，但是偏光轴与液晶分子之间的夹角只为30°，从而不能获得最大透光率。与此相反，如果采用介电常数各向异性为负值的液晶，液晶分子扭转60°以便使电场与液晶分子的长轴以保持垂直的方式排列。此时，由于在仅仅扭转60°的运动过程中，通过45°的范围，这样液晶显示装置获得最大透光率。
下面对上述的液晶显示装置的制造方法进行描述。
参照图8A，透明金属膜(图中未示出)的ITO层按照40～1000的厚度的方式形成于底部基板40顶部。之后，在ITO层顶部上按照2500～3500的厚度的方式形成金属膜、比如MoW膜。接着，通过光刻法，对金属膜的规定部分形成图案，而形成栅极总线41a、41b和共用信号线42。此后，露出的ITO层呈现具有规定形式、即规定的带的锥状的图案，形成对置电极43。在这里，对置电极43按照这样的方式形成，即按照上述方式，对置电极43中的带43b具有一定的宽度P11，并按照一定间隔L11间隔开。另外，对置电极43按照与共用信号线42接触的方式形成。在这里，底部基板40为透明的玻璃基板，其上可通过蒸镀法形成缓冲用保护膜，以便防止碱离子等渗透于其表面中。
此外，虽然图中未示出，但是在底部基板40的表面上形成金属膜后，对其规定部分形成图案，在底部基板40的表面上形成栅极总线41a、41b和共用信号线43。接着，通过蒸镀法形成透明金属膜，其按照与共用信号42接触的方式呈现图案、从而形成对置电极43。
虽然图中未示出，但是可采用用于形成上述对置电极43、栅极总线41a、41b和共用信号线42的各种方法。比如，通过在第1基板41上形成ITO膜，而首先形成构成图案的对置电极43，之后在包含对置电极41所形成的结构上通过蒸镀法形成MoW膜，对该金属膜形成图案而形成栅极总线41a、41b和共用信号线42。
此外，当采用其它的实例时，在第1基板40上通过蒸镀法形成MoW膜，对该金属膜形成图案而形成栅极总线41a、41b和共用信号线42，之后，在包含栅极总线41a、41b和共用信号线42而形成的结构上通过蒸镀法形成ITO膜，对该金属膜形成图案而形成对置电极43。
参照图8B，栅极绝缘膜(图中未示出)通过蒸镀法形成于底部基板40中的所形成体的顶部。栅极绝缘膜采用氧化硅膜、氮化硅膜、氧化硅膜与氮化硅膜的叠置膜和金属氧化膜等。
接着，在通过蒸镀法形成单晶硅膜、非晶体硅膜、或多晶硅膜中的任何一种膜之后，对其规定部分形成图案而形成沟道层45。然后，按照比如400～1000的厚度形成ITO层，之后通过光刻步骤按照与对置电极43叠置的方式对该ITO膜形成图案，从而形成像素电极46。
如图8C所示，按照从下述组选择出的任何一个的金属膜的厚度在约4000～4500的范围内的方式形成透明金属膜，该组是由比如Al、Mo、Ti、W、Ta、Cr和它们的组合构成的。接着，通过光刻步骤，对该金属膜中的规定部分形成图案而形成数据总线47a、47b、漏极48和源极49。因此，便形成了薄膜晶体管50。在这里，由于对置电极43和像素电极46所形成的厚度小于已有技术中的相应的厚度，这样底部基板40中不会产生过大的高度差。于是，也可不进行其它的保持平整的处理步骤。
另外，虽然图中未示出，但是第1定向膜、即预倾角小于10°的水平定向膜涂敷于底部基板40的所形成体上部。另外，准备形成有滤色片的第2基板、即顶部基板(图中未示出)，形成预倾角小于10°的第2定向膜。在涂敷第1和第2定向膜后，沿预定方向对其进行研磨处理。之后，按照其中的相应定向膜相对，具有一定间距的方式将顶部基板与底部基板对合。接着，向顶、底部基板之间注入液晶，对其进行密封。
这样的液晶显示装置按照下述方式工作。
首先，当选择栅极总线41a时，信号未施加于像素电极46b上，在相对电极43与像素电极46b之间未形成电场。由此，由于设置有偏振片58、检偏镜59和液晶分子，将从偏振片58的底部射入的光隔断。
参照图7A和图9A，当偏振片58中的偏光轴58a与检偏镜59中的吸收轴59a保持垂直、偏振片58中的偏光轴58a与第1定向膜55中的研磨轴55a相互保持平行、第2定向膜56中的研磨轴56a与第1定向膜55中的研磨轴55a之间呈约180°的夹角时，在电场施加之前，上述液晶分子等57a按照与第1定向膜55、第2定向膜56中的研磨轴55a、55b保持平行的方式排列。通过上述偏振片58的入射光变为线偏振光，在变为线偏振光的光通过液晶分子层期间，由于其振动方向与液晶分子等的长轴保持一致，这样它们的偏振光状态不会发生变化。按照人们所公知的方式，当变为线偏振光的光的振动方向与液晶分子的光轴保持一致时，偏振光状态不发生变化。其结果是，液晶分子的长轴与液晶分子的光轴保持一致。通过液晶层57的光射入检偏镜59，但是其不能通过具有与偏振轴58a相垂直的吸收轴59a的检偏镜59，从而画面处于黑暗状态。
另外参照图7B和图9B，当偏振片58中的偏光轴58a与检偏镜59中的吸收轴59a相互保持垂直、偏振片58中的偏光轴58a与第1定向膜55中的研磨轴55a相互保持垂直、第2定向膜56中的研磨轴56a与第1定向膜55中的研磨轴55a之间基本呈180°的夹角时，在施加电场之前，上述液晶分子57a按照与第1定向膜55、第2定向膜56中的研磨轴55a、55b保持平行的方式排列。通过上述偏振光58的入射光变为线偏振光。在变为线偏振光的光通过液晶分子层期间，由于它们的振动方向与液晶分子的短轴保持一致，它们的偏振光状态未发生变化。这样液晶分子的短轴与液晶分子的光轴保持一致。通过液晶层57的光射入检偏镜59，但是其不能通过具有与偏光轴58a相垂直的吸收轴59a的检偏镜59，从而画面处于黑暗状态。
另外参照图5A或图5B，如果向栅极总线41a施加扫描信号、向数据总线47a施加显示信号，则形成于栅极总线41a与数据总线47a之间的交叉点附近处的薄膜晶体管50导通，向像素电极46传递信号。此时，由于处于连续向对置电极43施加显示信号与具有规定电压差的共用信号的状态，这样在对置电极43与像素电极46之间形成电场。在这里，实质上形成电场的部分位于对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b之间。
如上所述，由于对置电极43中的带43b和像素电极46中的带46b之间的距离111比已有的相应距离窄很多，这样对于电场，仅仅产生较少的直线电场Els、以及相对已有的相应电场曲率较大的较多的抛物线电场Elf。在这里，较少的线性电场E1s仅仅形成于具有高度差的带43b与和其相邻的带46b之间的顶部表面的端部区域，较多的抛物线电场Elf形成于每个带43b、46b的几乎整个顶部表面的区域。由于该抛物线电场Elf形成于带43b、46b中的几乎整个区域，这样在施加电场期间，位于带43b、46b上的全部液晶分子，实质上位于液晶层内的几乎全部的液晶分子按照沿抛物线电场的方向弯曲的方式排列。
下面对该情况进行具体描述，如图10所示，由于下述原因，甚至位于电极等中的带的顶部表面的中间部上的液晶分子也因电场的影响而定向，该原因指对置电极43中的带43b的宽度较小，使对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b之间的距离足够窄，从而构成在形成于对置电极中的带43b与位于其右侧的像素电极中的带46b之间的电力线e1中的最外角的电力线el-n与抛物线电场。上述情况与下述的已有的液晶显示装置是非常不同的，在该已有的液晶显示装置中，电极中的带等的宽度、电极等中的相邻的带之间的距离较长。
显然知道，相对与偏光轴55a之间的夹角在0°～90°的范围内的电场，液晶分子57a按照其长轴保持平行或相垂直的方式扭转，所以光会透过。即，由于介电常数各向异性为正值或负值是根据定向膜中的研磨轴与电场之间的夹角φ来选择的，这样液晶显示装置呈现最大透光率。
另外，按照上述方式，通过使上述带之间的距离111小于盒间距d11，可获得低于已有技术的门限电压。一般IPS模式的液晶显示装置门限电压由下述公式2表示。
Vth=πl/d(K2/ε0Δε)1/2……(公式2)Vth门限电压l电极之间的距离d盒间距K2扭转弹性系数ε0介电常数Δε介电常数各向异性按照上述公式，由于l/d在本实施例中相对减少，这样可获得较低的门限电压Vth。因此，可实现较低电压的驱动。
图11为在下述条件下进行模拟的结果图，该条件指对置电极43中的带43b的宽度P11与像素电极46中的带46b的宽度P12分别为3μm，对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b之间的距离111为1μm，盒间距d11为3.9μm，预倾角为2°，第1定向膜55中的研磨轴55a与电场(x轴)之间的夹角为12°，液晶57的电容率的定向异向Δε为-4，液晶57的折射率各向异性Δn与盒间距d的乘积值为0.29，光波长λ为546nm，驱动电压为6V。
在这里，标号57a表示液晶内部的液晶分子。
如图所示，由于在带43b与46b之间以及在它们的顶部，全部的液晶分子发生扭转，从而在整个区域呈现均匀的透光率。在向像素电极46b施加电压31.17ms后，发生饱和，从而呈现约40.31％的高透光率。由此，与已有的时间带相比较，呈现非常高的透光率，另外还可大大改善响应速度。此外，由于即使在施加相对已有技术的电压较低的驱动电压的情况下，仍可获得高的透光率，这样可实现低电压的驱动。
图13为在下述条件下进行模拟的结果图，该条件指对置电极43中的带43b的宽度P11与像素电极46中的带46b的宽度P12分别为4μm，对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b之间的距离L11为1μm，盒间距d为3.9μm，预倾角为2°，第1定向膜55中的研磨轴55a与电场(x轴)之间的夹角为12°，液晶57的介电常数各向异性Δε为-4，液晶57的折射率各向异性Δn与盒间距d的乘积值为0.29，光波长λ为546nm，驱动电压为6V。
对于图13，同样由于在电极43b与46b之间以及在它们的顶部，全部的液晶分子发生扭转，从而在整个区域呈现均匀的透光率。在向像素电极46b施加电压31.08ms后，呈现约37.10％的较高透光率。由此，与已有的时间带相比较，呈现非常高的透光率，另外还可大大改善响应速度。
在这里，相对已有的IPS模式的液晶显示装置，本实施例的响应速度得到大大改善的第一个原因是形成于电极之间的电场的直线长度与已有技术相比较大大缩短，从而电场强度加大。第二个原因是由于电极之间的距离小于已有技术的相应距离，这样与已有技术相比较，形成曲率和半径较大的抛物线状的边缘电场，使位于顶部基板一侧的液晶分子高效率地运动。
作为上述2个模拟结果，相对全部的已有的IPS模式的液晶显示装置，透光率与响应速度大大提高。但是，在仅仅对上述2个模拟结果进行比较时，可知电极的宽度较窄的一方(图12)，透光率和响应速度稍为有利。
图13为表示施加于像素电极上的显示电压的透光率的曲线图，A1对应于下述的场合，在该场合中，对置电极43中的带43b的宽度P11与像素电极46中的带46b的宽度P12分别为3μm，对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b之间的距离为1μm；A2对应于下述的场合，在该场合中，对置电极43中的带43b的宽度P11为4μm，像素电极46中的带46b的宽度P12为3μm，对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b之间的距离为1μm；A3对应于下述的场合，在该场合中，对置电极43中的带43b的宽度P11与像素电极46中的带46b的宽度P12分别为4μm，对置电极43中的带43b与像素电极46中的带46b之间的距离为1μm；A4对应于已有的IPS模式的场合，在该场合中，像素电极与对置电极的宽度分别为20μm，像素电极与对置电极之间的距离为210μm。
在上述A1、A2、A3中，在基本相同的电压(约1.7V)下光开始开始透过，在基本相同的电压(约6V)下呈现约4.5％的透光率、并达到饱和。但是在A4(已有的IPS模式)中，在相同的电压下透光率小于上述的A1、A2、A3，其饱和区域非常窄，在约4V的电压下，呈现2％的较低透光率，并达到饱和。
<第2实施例>
参照图15A和图16，栅极总线61a,61b、数据总线67a,67b和共用信号线62与第1实施例的相同，设置于底部基板60上。在这里，栅极总线61a、61b、共用信号线62、数据总线67a、67b按照第1实施例的方式，由下述的金属形成，该金属是导电特性较好的Al、Mo、Ti、W、Ta、Cr和它们的组合构成的组中的任何一种。在本实施例中由MoW合金膜形成。
对置电极63分别形成于底部基板60中的单位像素区域中。在这里，对置电极63与栅极总线61处于同一平面，与共用信号线62接触。对置电极63由透明导体、比如ITO形成，其呈四边形板状，最好呈单位像素缩小的形状。在这里，对置电极63按照下述方式设置，该方式为其分别与栅极总线61a、61b和数据总线47a、47b间隔规定距离。
第2电极、即像素电极66也分别形成于底部基板60中的单位像素区域中。此时，像素电极66按照与对置电极63相重叠的方式，形成于栅极绝缘膜64的顶部。像素电极66按照对置电极63的方式，由透明导体、比如ITO形成，其包括主体66a和多个比如7个带66b，该主体66a按照与栅极总线(x轴方向)61a、61b保持平行的方式设置，该带66b从主体66a处向反y轴的方向延伸并呈带状。此时，由于像素电极66中的主体66a与带66b全部与对置电极63叠置，这样相对第1实施例，存储电容量进一步增加。
带66b按照具有一定的宽度P22、间隔一定距离L22的方式排列。另外，由于对置电极63呈板状，这样对置电极63暴露于像素电极66中的带66b之间。因此，还可看到，按照第1实施例的方式，同样在第2实施例中，像素电极66中的带66b与对置电极63中的露出部分是相互交替的。
此时，如图14B所示，像素电极66中的带66b可与下述的另外的主体66c保持平行，该主体66c的前端与x轴方向保持平行。
如图14A和图14B所示，在像素电极66中的带66b与对置电极63中的露出部分之间，从平面看的场合不存在距离，如图15所示，在从剖面看的场合，存在相当于栅极绝缘膜64的厚度的距离。
像素电极66中的带66b之间的距离L22在单位像素的尺寸为110×330μm时，约在1～8μm的范围内，此时，距离L22可根据单位像素的尺寸和带66b的数量按照一定程度改变。但是，在与单位像素区域的面积无关的情况下，像素电极66中的带66b的宽度与像素电极66中的带66b之间的距离L22的比值应大致设定在0.2～4.0的范围内。另外，像素电极66中的带66b之间的距离L22与盒间距d22的比值应大致设定在0.1～5.0的范围内。
在这里，参照图15，按照与上述描述的第1实施例的方式，在第2实施例也可获得相同的效果。由于每个信号电压施加到像素电极66中的带66b的对置电极63上，这样便产生电场。该电场包括较少的直线电场E2s以及相对已有技术曲率较大的较多的抛物线电场E2f。在这里，较少的线性电场E2s仅仅形成于相互具有高度差的像素电极66中的带66b、以及与该带66b相邻的对置电极63中的露出部分等处，多数的抛物线电场E2f基本形成于带66b、以及对置电极63中的露出部分的顶部表面等的几乎全部区域。其结果是，在施加电场期间，位于像素电极66中的带66b上的基本全部的液晶分子等、以及位于对置电极63中的露出部分上的基本全部的液晶分子，实质上位于液晶层内的基本全部的液晶分子沿抛物线电场方向排列。其原因是，其宽度P22与已有的液晶显示装置相比较足够窄。这是下述情况造成的结果，该情况指抛物线电场E2f影响到像素电极66中的带66b的顶部表面与对置电极63中的露出部分的中间部的地方。
参照图14A和图14B，薄膜晶体管70形成于与第1实施例相同的位置，其包括形成于栅极总线61a的顶部的沟道层65、与沟道层65的一侧叠置并且从数据总线67a伸出的漏极68、与沟道层65的另一侧叠置并且与像素电极66的规定部分接触的源极69。
在第2实施例中，按照上述方式，存储电容器Cst形成于像素电极66中的主体66a与对置电极63中的第1重叠区域、以及像素电极66中的带66b与对置电极63中的第2重叠区域。因此，总电容量比第1实施例增加。
参照图15，顶部基板72按照规定距离d22设置于具有上述结构的底部基板60上。在与底部基板60的内侧面相对的顶部基板72的内侧面上形成有滤色片56。
第1和第2定向膜75、76的排列状态、研磨轴与x轴之间的夹角与第1实施例相同。另外，偏振片78和检偏镜79的排列状态也与第1实施例相同。
液晶77设置于第1和第2定向膜75、76之间。此时，与第1实施例相同，液晶77采用向列型液晶，具有可扭转特性。另外如上所述，透光率各向异性Δε是按照满足最大透光率条件，根据研磨轴和x轴方向之间的夹角来选择的。液晶97内分子的折射率各向异性Δn与盒间距d11的乘积按照在0.2～0.6μm的范围内的方式设定。
由于本发明的第2实施例的制造方法与第1实施例的相同，故省略对其的描述。
下面参照图14A、14B和图15对上述的第2实施例的液晶显示装置的动作进行描述。
首先，在于对置电极63与像素电极66之间没有形成电场的场合，入射的光按照与第1实施例相同的原理隔断。
当向对置电极63和像素电极66施加规定电压时，由于在对置电极63和像素电极66中的带66b之间没有间隙，这样对于电场来说，便形成较少的直线电场E2s、以及相对已有技术曲率较大的较多的抛物线电场E2f。在这里，由于在抛物线电场E2f中，按照第1实施例中所描述的方式，存在于电场63b、66b的顶部的液晶分子等基本都动作，这样入射光透过液晶层和检偏镜等，而处于白色状态。
图16为在下述条件下进行模拟而获得的结果的图，该条件指像素电极66中的带66b的宽度P22分别为3μm，像素电极66中的带66b之间的距离L22为5μm，盒间距d为3.9μm，预倾角为2°，第1定向膜75中的研磨轴与电场(x轴)之间的夹角为12°，液晶77的介电常数各向异性Δε为-4，液晶77的折射率各向异性Δn与盒间距d的乘积值为0.29，光波长λ为546nm，驱动电压为6.3V。
如图所示，由于在电极63与66b之间以及在它们的顶部，液晶分子全部扭转，从而在整个区域呈现均等的透光率。对像素电极46b施加电压达到40.03ms后发生饱和，呈现约41.88％的较高的透光率。由此，与已有的时间带相比较，呈现较高的透光率，另外响应速度也大大改善。
图17为在下述条件下进行模拟而获得的结果的图，该条件指像素电极66中的带66b的宽度P22分别为3μm，像素电极66中的带66b之间的宽度为3μm，盒间距d为3.9μm，预倾角为2°，第1定向膜75中的研磨轴与电场(x轴)之间的夹角为12°，液晶77的介电常数各向异性Δε为-4，液晶77的折射率各向异性Δn与盒间距d的乘积值为0.28，光波长λ为546nm，驱动电压为6V。
如图所示，由于在电极63b与66b之间以及它们的顶部，液晶分子全部扭转，这样在整个区域呈现均等的透光率。对像素电极46b施加电压达到41.15ms后发生饱和，呈现约41.32％的较高的透光率。由此，与已有的时间带相比较，呈现较高的透光率，另外响应速度也大大改善。
<第3实施例>
参照图18A和图18B，栅极总线81a、81b、数据总线87a、87b和共用信号线82与第1实施例相同，设置于第1基板、即底部基板80的内侧面。本实施例的液晶显示装置中的单位像素区域指下述区域，该区域分别由一对栅极总线81a、81b与一对数据总线87a、87b限定。在这里，按照第1实施例的方式，栅极总线81a、81b、共用信号线82、数据总线87a、87b由下述膜形成，该膜指导电特性较优良的Al、Mo、Ti、W、Ta、Cr和它们的组合形成的组中的任何一种的金属膜或2种以上的合金膜。在本实施例中由MoW合金膜形成。
第1电极、即对置电极83分别形成底部基板80的内侧面的单位像素空间。
在这里，对置电极83与栅极总线81形成于同一表面、即底部基板80的表面上，并且与共用信号线82接触。对置电极83由透明的导电物质、比如ITO(铟锡氧化物)材料形成。对置电极83包括主体部分83a和多个带83b，该主体部分83a与栅极总线81a、81b的排列方向，即x轴方向保持平行，同时与共用信号线82接触，上述多个带83b从主体部分83a处沿反y轴方向延伸。本第3实施例中所采用的多个带83b为8个。更具体地说，对置电极83具有下述的梳状结构，该结构指带的一段通过上述主体部分83a关闭，而带的另一段敞开。在这里，每个带83b具有一定的宽度P31，并且与相邻的带之间具有一定距离L31而排列。每个带83b的宽度根据在以后形成的像素电极的宽度和像素电极之间的距离确定，但是其按照下述方式形成，该方式为与已有的对置电极相比较具有较窄的宽度，该较窄的宽度尽可能达到这样程度，从而在施加电场时，使位于其顶部的液晶分子能够充分动作。
第2电极、即像素电极86也分别形成于底部基板80的内侧面上的单位像素空间。此时，像素电极86按照与对置电极83重叠的方式，形成于栅极绝缘膜84的顶部。像素电极86按照对置电极83的方式，由透明导电物质比如ITO材料形成，其包括主体86a和多个比如7个带86b，该主体86a按照与栅极总线81a、81b，即x轴方向保持平行的方式设置，上述多个带86b从该主体86a处沿反y轴方向延伸，且呈带状。此时，带86b位于对置电极83中的带83b之间的空间。即，由于像素电极86中的带86b的宽度P32与对置电极83中的带83b之间的距离L31相同，带86b之间的距离L32与对置电极83中的带83b的宽度P31相同，这样在带83b与带86b之间没有间隙。因此，分别如图18A和图14A所示，可看到第3实施例与第2实施例中的单位像素结构在平面图中是相同的。
在这里，对置电极83中的带83b的宽度P31与像素电极86中的带86b的宽度P32最好按照下述方式形成，该方式为单位像素尺寸为110μm×330μm，在带的个数分别为8个、7个的场合，上述宽度分别在2～8μm的范围内，像素电极86中的带86b之间的距离L32在1～8μm的范围内。此时，宽度P31、P32也根据单位像素尺寸、带83b和带86b的个数按照一定程度变化。此时，对置电极83中的带83b与像素电极86中的带86b的宽度P31、P32可按照下述方式设定，该方式为其具有形成于它们的两侧端的抛物线电场影响到其中间部的宽度。
另外，在像素电极86中的带86b与对置电极83中的带83b之间，在从平面看的场合，可看到不存在距离，在从剖面看的场合，则存在相当于栅极绝缘膜84厚度的距离。
如图21b所示，对置电极83中的带83b与像素电极86中的带86b等中的末端也分别通过主体83a与主体86c连接。此外，虽然图中未示出，但是也可择一地仅仅连接包括对置电极83中的带83b或可仅仅连接像素电极86中的带86b。还有，像素电极46中的带46b也可为下述的变换实例，在该实例中仅仅由主体86c连接而去除主体86a。
作为开关元件的薄膜晶体管90形成于与第1实施例相同的位置，其包括形成于栅极总线81a的顶部的沟道层85、与沟道层85的一侧叠置并且从数据总线87a伸出的漏极88、与沟道层85的另一侧叠置并且与像素电极86的规定部分接触的源极89。
存储电容器Cst按照上面所描述的方式，形成于对置电极83中的主体部分83a与像素电极86中的带86a之间。
如图19所示，顶部基板92按照规定距离d33设置于具有上述结构的底部基板80上。在顶部基板92中的与底部基板80的相对面上形成有滤色片96。
第1和第2定向膜95、96的定向状态、研磨轴和x轴之间的夹角与第1实施例的相同。另外，偏振片98和检偏镜99的排列状态也与第1实施例的相同。
液晶97设置于第1和第2定向膜95、96之间。此时，与第1实施例相同，液晶97采用向列型液晶，其具有扭转特性。另外如上所述，介电常数各向异性Δε是按照满足最大透光率条件，根据研磨轴和x轴方向之间的夹角来选择的。液晶97内分子的折射率各向异性Δn与盒间距d33的乘积按照在0.2～0.6μm的范围内的方式设定。
本发明的第3实施例的制造方法与第1实施例相同。
上述的第3实施例的液晶显示装置按照下述方式动作。
首先，在对置电极83与像素电极86之间未形成电场的场合，入射的光按照与第1实施例相同的原理隔断。
另外当向对置电极83和像素电极86施加规定电压时，由于在对置电极83中的带83b与像素电极86中的带86b之间没有间隙，这样对于电场来说，便形成较少的直线电场E3s以及相对已有技术曲率较大的较多的抛物线状的边缘电场E3f。在这里，在边缘电场E3f中按照与第1实施例中所描述的方式，存在于电极等63b、66b的顶部的液晶分子基本都动作，从而光透过。
图20为在下述条件下进行模拟而获得的结果的图，该条件指像素电极83中的带83b的宽度P31和像素电极86中的带86b的宽度P32分别为4μm，盒间距d为3.9μm，预倾角为1°，第1定向膜95中的研磨轴与电场x轴之间的夹角为15°，液晶97的介电常数各向异性Δε为-3.4，液晶97的折射率各向异性Δn与盒间距d的乘积值为0.25，光波长λ为546nm，驱动电压为6V。
如图所示，由于液晶分子全部成直线排列于带83b、86b之间以及它们的顶部，这样在整个区域呈现均匀的透光率。对像素电极86施加电压达到30.01ms后，呈现约43％的较高的透光率。由此，与已有的时间带相比较，呈现较高的透光率，另外响应速度也大大改善。
<第4实施例>
参照图21，栅极总线101a、101b、数据总线107a、107b和共用信号线102与第1实施例相同，设置于第1基板100、即底部基板的内侧面。在这里，按照第1实施例的方式，栅极总线101a、101b、共用信号线102、数据总线107a、107b由下述膜形成，该膜指导电特性较优良的Al、Mo、Ti、W、Ta、Cr和它们的组合形成的组中的任何一种的金属膜。在本实施例中，由MoW合金膜形成。
第1电极、即对置电极103分别形成于底部基板100的单位像素空间。在这里，对置电极103与共用信号线102电接触。对置电极103最好由透明的导电物质比如ITO材料形成。
上述对置电极103包括第1部分即主体103a和第2部分103a，该第1部分沿x轴方向延伸，其与上述共用信号线102相重叠，并且与上述数据总线107a、107b垂直交叉，该第2部分103b从上述第1部分103a处沿y轴方向按规定距离延伸，其由多个带形成。另外，上述对置电极103还可包括下述的第3部分103c，该第3部分103c按照下述方式，沿与上述第1部分103a保持平行的方式延伸，该方式为在第2部分103b中，位于最外侧的一个带基本包围其它的带。另一方面，第2电极、即像素电极106在对置电极103中的第3部分103c与对置电极103中的带103b之间的空间的区域，包括第1部分106a和第2部分106b，该第1部分106a沿x轴方向设置，上述第2部分106b由从上述第1部分106a处，按照下述方式，沿y轴方向延伸的多个带构成，该方式为它们朝向上述对置电极103中的第1部分103a，分别位于上述对置电极103中的多个带之间。上述像素电极106与薄膜晶体管110中的漏极109电连接。上述像素电极106按照对置电极103的方式，最好由透明的导体比如ITO形成。上述对置电极103中的第3部分103c为下述的结构，该结构用于防止像素电极106中的第1部分106a、与在第1部分106a中相邻的栅极线101a之间的串话(crosstalk)，故可省略该部分。
图22为沿图21中222-222′线剖开的剖面示意图。
参照图21和图22，标号P41表示对置电极103中的带103b的宽度，P42表示像素电极106中的带106b的宽度，L41表示对置电极103中的带103b之间的间距，L42表示像素电极106中的带106b之间的间距。标号L41表示对置电极103中的带103b与像素电极106中的带106b之间的间距。在第4实施例中，如图22的剖面图所示，对置电极103中的带103b与像素电极106中的带106b位于保护膜115上。按照上述方式，可区分第4实施例与第1～3实施例的因素在于对置电极103中的带103b与像素电极106中的带106b处于同一平面内。
当然，像素电极106中的带106b的宽度P42与像素电极106中的带106b之间的间距L42，对置电极103中的宽度P41、对置电极103中的带103b之间的间距L41和对置电极103中的带103b与像素电极106中的带106b之间的间距141可根据两者的关系确定，但是，上述的每个因素应具有下述尺寸，该尺寸可使位于每个带103b、106b的顶部的液晶分子在施加电场期间，充分地动作。
比如，对置电极103中的带103b的宽度P41和像素电极106中的带106b的宽度P42中的单位像素尺寸为110μm×330μm，如图21所示，对置电极103中的带103b的个数为8个，像素电极106中的带106b的个数为7个时，对置电极103中的带103b的宽度P41与像素电极106中的带106b的宽度P42分别在1～8μm的范围内，最好在2～5μm的范围内。另外，最好像素电极106中的带106b之间的间距L42、以及对置电极103中的带103b之间的间距分别在1～8μm的范围内。上述宽度P41、P42也可根据单位像素的面积、带的数量，在上述范围内按照一定程度变化，但是上述宽度P41、P42应在下述程度以内，该程度指形成于它们的顶部表面的两侧端的抛物线电场可使位于每个带顶部表面的中间部的液晶分子完全成直线地排列，像素电极106中的带106b的宽度P42与对置电极103中的带103b的宽度P41的比值可在0.2～4的范围内。另外，像素电极106中的带106b与对置电极103中的带103b之间的间距141可按照必须小于盒间距的方式设定。
与上述的底部基板100相对的顶部基板(或第2基板)的结构与第1实施例的相同，第1和第2定向膜(图中未示出)的定向状态、研磨轴和x轴之间的夹角等也与第1实施例的相同。另外，偏振片(图中未示出)和检偏镜(图中未示出)的排列状态也与第1实施例的相同。
液晶设置于第1基板100和第2基板之间。此时，液晶与第1实施例相同，采用向列型液晶，其具有可根据电场的施加的有无情况实现扭转的结构。另外，如图在第1实施例中所描述的方式，按照满足最大透光率条件的方式，根据研磨轴与x轴方向之间的夹角的来选择介电常数各向异性Δε。液晶内分子的折射率各向异性Δn与盒间距的乘积按照在0.2～0.6μm的范围内的方式设定。
下面参照图21和图22，对本发明的液晶显示元件的制造方法进行描述。
将不透明的金属蒸镀于透明的底部玻璃基板100的顶面上，如图21所示形成图案，形成栅极总线101a、101b与共用电极102。此后，为了与以后形成的金属线绝缘、栅极绝缘膜112涂敷于所形成体的整个表面上。栅极绝缘膜112由2个绝缘层形成，或对形成栅极总线或共用电极的金属进行两极氧化处理。将非晶硅蒸镀于栅极绝缘膜112的顶部，在栅极总线的局部形成沟道层105。在所形成体的顶面上蒸镀不透明金属，并形成图案，形成数据线107a、107b以及源极109，该数据线107a、107b与沟道层105的一段重叠并包括薄膜晶体管110的漏极108，该源极109与上述半导体层105中的其它段重叠。在所形成体的整个表面上蒸镀保护膜115，按照下述方式形成接触孔(用于与C1，共用电极接触的接触孔未在图中示出)，该方式为对该保护膜115进行刻蚀，使源极109和共用电极102的规定部分漏出。其次在按照规定厚度蒸镀ITO这样的透明材料后，形成像素电极106和对置电极103。以后的步骤与一般的液晶显示装置的制造步骤相同，故在这里省略对该步骤的描述。
下面对第4实施例的液晶显示装置的动作进行描述。
首先，在对置电极103和像素电极106之间未形成电场的场合，入射光按照与第1实施例相同的原理隔断。
另外，当对对置电极103和像素电极106施加规定电压时，由于对置电极103中的带103b与像素电极106中的带106b之间的距离很小，这样在带103b、106b的顶部形成较少的直线电场和相对已有技术曲率较大的较多的抛物线电场。由于该抛物线电场中的带103b、106b的相应宽度十分小，带103b、106b之间的间距足够小于盒间距，这样甚至连位于带103b、106b的相应的顶部表面上的液晶等也可在施加电场期间，相对电场方向垂直地或水平地成直线排列。其结果是，光还通过带顶部的中间部透过，从而透光率与开口率高于已有的液晶显示装置。
图23A为表示在第1～4实施例中，根据视场角的等对比度曲线(iso-contrast curve)图。如图所示，可达到除了4个1/4子面的边缘部以外，画面的整个区域保持良好的画质的程度，即对比度在10以上。因此，在与已有的TN模式的视场角的等对比度曲线(参照图23B)进行比较时，可知道对比度在10以上的区域是很宽的。
图24为表示在第1～4实施例中，视场角的亮度(brightness)的图。如图所示，由于在画面的大部分的区域呈现10％以上的均匀的亮度，这样不会产生已有的TN模式中所产生的过白(excessive white沿18°的方位角看时光以很大量的方式透过的现象)和过黑(excessive black沿0°的方位角看时光以很小的量的方式透过的现象)。
图25为施加于像素电极上的显示电压的透光率的曲线，a1表示具有与本实施例相同的结构、液晶的折射率各向异性Δn为0.1的场合，a2表示具有与本实施例相同的结构、液晶的折射率各向异性Δn为0.8的场合，a3表示具有一般的IPS模式的结构、液晶的折射率各向异性Δn为0.08的场合。如图所示，本实施例的液晶显示装置的透光率远远高出一般的IPS模式的液晶显示装置。另外在仅仅对a1和a2进行比较的场合，液晶的折射率各向异性Δn较大的一方对于透光率是有利的。但是，如果采用折射率各向异性Δn过大的液晶，则虽然具有有利于透光率的优点，但是具有可产生色位移(colorshift)现象的缺点，因此应以适当对其进行调节来使用。
另外，本发明不仅仅限于上述的实施例。
比如，即使在像素电极的宽度大于对置电极之间的距离，像素电极与对置电极的端部的局部相互重叠的情况下，仍可获得相同的效果。
如果按照上面具体描述的方式来实现本发明，则可获得下述效果。
第1由于对置电极与像素电极由透明的物质形成，电极之间的距离按照可形成较多的边缘电场的方式小于盒间距，驱动电极的宽度足够窄，从而使全部液晶分子在形成于其两侧的边缘电场中产生运动，这样存在于电极顶部处的液晶分子全部运动。这样，与已有的IPS模式的液晶显示装置相比较，透光率大大改善。
第2由于对置电极与像素电极由透明的物质形成，这样开口率得到改善。
第3由于对置电极与像素电极之间的距离很小，这样会产生曲率较大的边缘电场，位于顶部基板一侧的液晶分子高效率地运动，电极之间的距离很短，电场的强度增加，响应速度大大改善。
第4由于电极之间的距离小于盒间距，这样与已有的IPS模式的液晶显示装置(电极之间的距离大于盒间距)相比较，可使门限电压降低。从而，可实现较低电压的驱动。
第5相对已有的TN模式的液晶显示装置，可获得较宽的视场角。
另外，从制造方法方面来看，可减小对置电极与像素电极之间的高度差，无需其它的保持平整的处理步骤，可很容易地进行研磨步骤。
在不违反本发明的原理和精神的范围内，对于从事本领域的技术人员来说，显然很容易给出各种实施例。因此，本发明的请求保护范围不限于上述的内容，该请求保护范围包括本发明本身所具有的、具有专利性的新的全部方案，另外包括在本发明所属技术领域的普通技术人员进行均等处理的全部特征。
权利要求
1．一种液晶显示装置，其特征在于，所述装置包括第1基板和第2基板，所述第1基板和第2基板相互间隔第1距离相对设置，它们分别具有内侧面和外侧面；液晶层，所述液晶层排列于所述第1基板和第2基板之间，并且具有多个液晶分子；第1电极，所述第1电极形成于所述第1基板的内侧面上，并且具有第1宽度；以及第2电极，所述第2电极以第2宽度形成于所述第1基板的内侧面上，与第1电极间隔第2距离，与所述第1电极共同形成电场，从而使液晶运动；所述第1电极和第2电极由透明导体形成；所述两个基板之间的第1距离大于所述两个电极之间的第2距离。
2．根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1宽度和第2宽度为这样的宽度，所述宽度实质上通过形成于两个电极之间的电场，刚好使存在于两个电极中的相应顶部处的液晶分子全部运动。
3．根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述两个电极之间的第2距离在约0.1～5μm的范围内。
4．根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2宽度与所述第1宽度的比值在约0.2～4.0的范围内。
5．根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1电极的宽度和所述第2电极的宽度分别在约1～8μm的范围内。
6．根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分子在未形成电场时，以所述基板的表面与它们的长轴基本保持平行的方式排列，在形成电场时以所述液晶分子的光轴与电场保持平行或垂直的方式排列。
7．根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括形成于所述第1基板的内侧面上的第1定向膜以及形成于所述第2基板的内侧面上的第2定向膜，所述第1定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第1研磨轴，在未形成电场时使所述液晶分子沿所述第1研磨轴方向排列，另外所述第2定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第2研磨轴，在未形成电场时使所述液晶分子沿所述第2研磨轴排列。
8．根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分子具有预倾角，所述预倾角约在0～10°的范围内。
9．根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1定向膜中的研磨轴与第2定向膜中的研磨轴之间的夹角为180°左右。
10．根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括偏振片和检偏镜，所述偏振片设置于所述第1基板的外侧面上，其具有规定方向的偏光轴，并且在光学上与所述液晶层关联；所述检偏镜设置于所述第2基板的外侧面上，其具有规定方向的吸收轴，并且在光学上与所述偏振片关联。
11．根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，所述偏振片的偏光轴与所述第1基板的第1定向膜的第1研磨轴之间夹角约为0°或90°，所述检偏镜的吸收轴与偏振片中的偏光轴之间的夹角约为90°。
12．根据权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于，当所述第1基板中的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场方向之间的夹角约在0～45°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为负值，当所述第1基板中的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场方向之间的夹角约在45～90°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为正值。
13．根据权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶为向列型液晶，所述液晶分子的折射率各向异性指数与所述第1距离的乘积在0.2～0.6μm的范围内。
14．根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶为向列型液晶，所述液晶分子的折射率各向异性指数与第1距离的乘积在0.2～0.6μm的范围内。
15．根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1电极为施加有共用信号的第1电极，第2电极为施加有显示信号的第2电极。
16．根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述透明导体为ITO。
17．一种液晶显示装置，其特征在于，所述装置包括透明的第1基板和第2基板，所述第1基板和第2基板相互间隔第1距离相对设置，它们分别具有内侧面和外侧面；液晶层，所述液晶层排列于所述第1基板和第2基板中的相应内侧面之间，并且具有多个液晶分子；第1电极，所述第1电极形成于所述第1基板的内侧面上，并且具有多个带，这些带分别具有第1宽度，并且按照第2距离与相邻的带间隔开；第2电极，所述第2电极形成于所述第1基板的内侧面上，其包括多个带，这些带分别设置于所述第1电极的带之间，分别具有第2宽度，以第3距离间隔开，所述第2电极中的带按照第4距离与第1电极中的带间隔开；以及绝缘膜，所述绝缘膜使所述第1电极和第2电极之间保持绝缘；所述第1电极和第2电极分别为透明导体；所述第1距离大于所述第4距离；所述第2宽度小于所述第2距离，所述第1宽度小于所述第3距离；所述第1宽度和第2宽度为这样的宽度，所述宽度实质上通过形成于相邻的带之间的电场，刚好使存在于所述第1电极中的带和第2电极中的带的相应顶部处的液晶分子全部运动。
18．根据权利要求17所述的液晶显示装置，其特征在于，所述透明导体为ITO。
19．根据权利要求18所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第4距离在约0.1～5.0μm的范围内。
20．根据权利要求19所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2宽度与第1宽度的比值在约0.2～4.0的范围内。
21．根据权利要求20所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1宽度和第2宽度分别约在1～8μm的范围内。
22．根据权利要求21所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1电极还包括第1主体，所述第1主体与所述第1电极中的带的一端连接。
23．根据权利要求22所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极还包括第1连接部，所述连接部与所述第2电极中的带的一端连接，并且与第1电极的第1主体叠置。
24．根据权利要求23所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1电极还包括第2主体，所述第2主体与所述第1电极的另一端连接，所述第2电极还包括第2连接部，所述第2连接部与所述第2电极中的带的另一端连接，并且与所述第2主体叠置。
25．根据权利要求22所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极还包括第2连接部，所述第2连接部与所述第1电极中的第2主体保持平行，并且与所述第2电极中的带的另一端连接。
26．根据权利要求23所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括第1定向膜和第2定向膜，所述第1定向膜形成于所述第1基板的内侧面上，所述第2定向膜形成于所述第2基板的内侧面上，所述第1定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第1研磨轴，在未形成电场时使所述液晶分子沿所述第1研磨轴方向排列，另外所述第2定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第2研磨轴，在未形成电场时，使所述液晶分子沿所述第2研磨轴方向排列。
27．根据权利要求26所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分子具有预倾角，所述预倾角约在0～10°的范围内。
28．根据权利要求27所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1定向膜的研磨轴和第2定向膜的研磨轴之间的夹角约为180°。
29．根据权利要求28所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括偏振片和检偏镜，所述偏振片形成所述第1基板的外侧面上，其具有规定方向的偏光轴，并且在光学上与所述液晶关联；所述检偏镜形成于所述第2基板的外侧面上，其具有规定方向的吸收轴，并且在光学上与所述偏振片关联。
30．根据权利要求29所述的液晶显示装置，其特征在于，所述偏振片的偏光轴与所述第1基板中的第1定向膜的研磨轴之间的夹角约为0°或90°，所述检偏镜的吸收轴与偏振片的偏光轴之间的夹角约为90°。
31．根据权利要求30所述的液晶显示装置，其特征在于，当所述第1基板中的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场之间的夹角约在0～45°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为负值，当所述第1基板中的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场之间的夹角约在45～90°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为正值。
32．根据权利要求30所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶为向列型液晶，液晶分子的折射率各向异性指数与第1距离的乘积值约在0.2～0.6μm的范围内。
33．根据权利要求17所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2宽度与第2距离相同，所述第1宽度与第3距离相同。
34．根据权利要求33所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2宽度与所述第1宽度的比值约在0.2～4.0的范围内。
35．根据权利要求34所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1电极的宽度与所述第2电极的宽度分别约在1～8μm的范围内。
36．根据权利要求35所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1电极还包括第1主体，所述第1主体与所述第1电极中的带的一端连接。
37．根据权利要求36所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极还包括第1连接部，所述第1连接部与所述第2电极中的带的一端连接，并且与所述第1主体叠置。
38．根据权利要求37所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1电极还包括第2主体，所述第2主体与所述第1电极中的带的另一端连接，所述第2电极还包括第2连接部，所述第2连接部与所述第2电极中的带的另一端连接，并且与所述第1主体叠置。
39．根据权利要求36所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极还包括第2连接部，所述第2连接部与所述第2电极中的带的另一端连接。
40．根据权利要求37所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括第1定向膜和第2定向膜，所述第1定向膜形成于所述第1基板的内侧面上，所述第2定向膜形成于所述第2基板的内侧面上，所述第1定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第1研磨轴，另外所述第2定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第2研磨轴，在施加电场时，使所述液晶分子沿所述第2研磨轴方向排列。
41．根据权利要求40所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分子具有预倾角，所述预倾角约在0～10°的范围内。
42．根据权利要求41所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1定向膜的第1研磨轴和第2定向膜的第2研磨轴之间的夹角约为180°。
43．根据权利要求42所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括偏振片和检偏镜，所述偏振片形成于所述第1基板的外侧面上，其具有规定方向的偏光轴，并且在光学上与所述液晶关联；所述检偏镜形成于所述第2基板的外侧面上，其具有规定方向的吸收轴，并且在光学上与所述偏振片关联。
44．根据权利要求43所述的液晶显示装置，其特征在于，所述偏振片的偏光轴与形成于所述第1基板上的第1定向膜的第1研磨轴之间的夹角约为0°或90°，所述检偏镜的吸收轴与偏振片的偏光轴之间的夹角约为90°。
45．根据权利要求44所述的液晶显示装置，其特征在于，当形成于所述第1基板上的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场之间的夹角约在0～45°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为负值；当形成于所述第1基板上的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场之间的夹角约在45～90°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为正值。
46．根据权利要求45所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶为向列型液晶，液晶分子的折射率各向异性指数与第1距离的乘积约在0.2～0.6μm的范围内。
47．根据权利要求17所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2宽度大于第2距离，第3宽度大于第3距离。
48．根据权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于，所述栅极总线、数据总线和共用信号线由从Al、Mo、Ti、W、Ta、Cr构成的组中选择出的任何一种金属或二种以上的合金形成。
49．根据权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分子的折射率各向异性指数与第1距离的乘积值约在0.2～0.6μm的范围内。
50．一种液晶显示装置，其特征在于，所述装置包括透明的第1基板和第2基板，所述第1基板和第2基板相互间隔第1距离相对设置，它们分别具有内侧面和外侧面；液晶层，所述液晶层排列于所述第1基板和第2基板之间，并且具有多个液晶分子；第1电极，所述第1电极形成于所述第1基板的内侧面上，并且呈四边形板状；第2电极，所述第2电极形成于所述第1基板的内侧面上，其包括多个带，并且全部按照与第1电极叠置的方式设置，所述带分别具有一定的宽度，按照在它们之间具有一定的第2距离的方式排列，第1电极在带之间的部分露出；以及绝缘膜，所述绝缘膜使所述第1电极与第2电极之间保持绝缘；所述第1电极和第2电极分别为透明导体；所述两个基板之间的第1距离大于所述绝缘膜的厚度；所述露出的第1电极的宽度和第2电极中的带的宽度为这样的宽度，所述宽度实质上通过相互邻接的第1电极和第2电极中的带之间的电场，使存在于所述第1电极和第2电极中的带的相应顶部的全部液晶分子运动。
51．根据权利要求50所述的液晶显示装置，其特征在于，所述透明导体为ITO。
52．根据权利要求36或51所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极中的每个带的宽度与所述第2电极中的带间的距离的比值约在0.2～4.0的范围内。
53．根据权利要求52所述的液晶显示装置，其特征在于，所述带的宽度约在1～8μm的范围内。
54．根据权利要求53所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极中的带之间的距离与所述第1距离的比值约在0.1～5.0的范围内。
55．根据权利要求54所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极还包括第1连接部，所述第1连接部与所述带的一端连接，并且与所述第1电极叠置。
56．根据权利要求55所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极还包括第2连接部，所述第2连接部与所述带的另一端连接，并且与第1电极叠置。
57．根据权利要求55所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括第1定向膜和第2定向膜，所述第1定向膜形成于所述第1基板的内侧面上，所述第2定向膜形成于所述第2基板的内侧面上，所述第1定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第1研磨轴，在未形成电场时，使所述液晶分子沿所述第1研磨轴方向排列，另外所述第2定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第2研磨轴，在未形成电场时，使所述液晶分子沿所述第2研磨轴方向排列。
58．根据权利要求50或57所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分子具有预倾角，所述预倾角约在0°～10°的范围内。
59．根据权利要求58所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1定向膜的第1研磨轴和第2定向膜的第2研磨轴之间的夹角约为180°。
60．根据权利要求59所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括偏振片和检偏镜，所述偏振片形成于所述第1基板的外侧面上，其具有规定方向的偏光轴，并且在光学上与所述液晶关联；所述检偏镜形成于所述第2基板的外侧面上，其具有规定方向的吸收轴，并且在光学上与所述偏振片关联。
61．根据权利要求60所述的液晶显示装置，其特征在于，所述偏振片中的偏光轴与形成于所述第1基板上的第1定向膜中的第1研磨轴之间的夹角约为0°或90°，所述检偏镜中的吸收轴与偏振片中的偏光轴之间的夹角约为90°。
62．根据权利要求61所述的液晶显示装置，其特征在于，当形成所述第1基板上的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场之间的夹角约在0～45°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为负值，当所述第1基板上的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场之间的夹角约在45～90°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为正值。
63．根据权利要求62所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶为向列型液晶，液晶分子的折射率各向异性指数与第1距离的乘积值约在0.2～0.6μm的范围内。
64．根据权利要求50所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶为向列型液晶，液晶分子的折射率各向异性指数与第1距离的乘积值约在0.2～0.6μm的范围内。
65．根据权利要求36所述的液晶显示装置，其特征在于，所述栅极总线、数据总线和共用信号线由从Al、Mo、Ti、W、Ta、Cr构成的组中选择出的任何一种金属或二种以上的合金形成。
66．一种液晶显示装置，其特征在于，所述装置包括透明的第1基板和第2基板，所述第1基板和第2基板相互间隔第1距离相对设置，它们分别具有内侧面和外侧面；液晶层，所述液晶层设置于所述第1基板和第2基板之间，并且具有多个液晶分子；第1电极，所述第1电极形成于所述第1基板的内侧面上，并且具有多个带，这些带分别具有第1宽度，并且按照第2距离与相邻的带间隔开；以及第2电极，所述第2电极形成于所述第1基板的内侧面上，其包括多个带，这些带分别设置于所述第1电极的带之间，分别具有第2距离宽度，以第3距离与相邻的带间隔开，所述第2电极的带分别按照第4距离与相邻的像素电极中的每个带间隔开；在这里，所述第1电极和所述第2电极由透明的导体形成；所述第1距离大于所述第4距离，第2宽度小于所述第2距离，所述第1宽度小于所述第3距离，所述第1、第2电极中的带设置于同一平面，所述第1、第2电极等中的带分别具有下述宽度，所述宽度在所述第1电极中的带与所述第2电极中的带之间形成电场时，使位于它们顶部的液晶分子沿电场方向完全成直线地排列。
67．根据权利要求66所述的液晶显示装置，其特征在于，所述透明导体为ITO。
68．根据权利要求67所述的装置，其特征在于，所述对置电极中的带部分与像素电极中的带部分之间的距离约在0.1～5μm的范围内。
69．根据权利要求67所述的装置，其特征在于，所述第2宽度与所述第1宽度的比值约在0.2～4.0的范围内。
70．根据权利要求69所述的装置，其特征在于，所述第1电极的宽度与所述第2电极的宽度分别约在1～8μm的范围内。
71．根据权利要求67所述的装置，其特征在于，所述第1电极还包括第1主体，所述第1主体与所述第1电极中的带的一端连接。
72．根据权利要求71所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第2电极还包括连接部分，所述连接部分与所述第1电极中的第1主体保持平行，并且与第2电极中的带部分的一端连接。
73．根据权利要求72所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1电极还包括第2主体，所述第2主体从所述第1电极中的带中的、位于最外角的两个带中的任何一个处，以与所述第1主体保持平行的方式延伸，并且位于所述连接部与和所述连接部相邻的栅极线之间。
74．根据权利要求67所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶为向列型液晶，液晶内分子的折射率各向异性与第1距离的乘积约在0.2～0.6μm的范围内。
75．根据权利要求67所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括第1定向膜和第2定向膜，所述第1定向膜形成于所述第1基板的内侧面上，所述第2定向膜形成于第2基板的内侧面上，所述第1定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第1研磨轴，另外所述第2定向膜具有与所述电场方向成规定角度的第2研磨轴，在施加电场时，使所述液晶分子沿所述第2研磨轴方向排列。
76．根据权利要求75所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分子具有预倾角，所述预倾角约在0°～10°的范围内。
77．根据权利要求76所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第1定向膜的第1研磨轴和第2定向膜的第2研磨轴之间的夹角约为180°。
78．根据权利要求77所述的液晶显示装置，其特征在于，所述装置还包括偏振片和检偏镜，所述偏振片形成所述第1基板的外侧面上，其具有规定方向的偏光轴，并且在光学上与所述液晶关联；所述检偏镜形成于所述第2基板的外侧面上，其具有规定方向的吸收轴，并且在光学上与所述偏振片关联。
79．根据权利要求78所述的液晶显示装置，其特征在于，所述偏振片中的偏光轴与形成于所述第1基板上的第1定向膜的第1研磨轴之间的夹角约为0°或90°，所述检偏镜中的吸收轴与偏振片中的偏光轴之间的夹角约为90°。
80．根据权利要求79所述的液晶显示装置，其特征在于，当形成于所述第1基板上的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场之间的夹角约在0～45°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为负值，当形成于所述第1基板上的第1定向膜的第1研磨轴与所述电场之间的夹角约在45～90°的范围内时，所述液晶层的介电常数各向异性为正值。
81．一种液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤准备透明的第1基板；在所述第1基板上形成第1透明导体；在所述第1透明导体顶部形成第1金属膜，对所述第1金属膜的规定部分形成图案，以形成栅极总线和共用信号线；对所述第1透明导体形成图案，以形成第1电极；在形成有所述栅极总线、共用信号线、第1电极的第1基板上形成栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜的规定部分上形成沟道层；在所述栅极绝缘膜顶部形成第2透明导体，按照与所述第1电极叠置的方式对所述第2透明导体形成图案，以形成第2电极；在所述栅极绝缘膜顶部蒸镀第2金属膜，对其规定部分形成图案，以形成数据总线、源极和漏极；以及在所述第1基板的所形成体的顶部形成定向膜。
82．根据权利要求81所述的液晶显示装置制造方法，其特征在于，所述第1和第2透明导体为ITO。
83．一种液晶显示装置的制造方法，所述方法包括下述步骤准备透明的第1基板；在所述第1基板上形成第1透明导体，对其规定部分形成图案，以形成第1电极；在所述第1基板上蒸镀第1金属膜，对其规定部分形成图案，以形成栅极总线和共用信号线，所述共用信号线可与第1电极相接触；在形成有所述第1电极、栅极总线、共用信号线的第1基板上形成栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜的规定部分上形成沟道层；在该栅极绝缘膜顶部形成第2透明导体，按照与所述第1电极叠置的方式对所述第2透明导体形成图案，以形成第2电极；在所述栅极绝缘膜顶部蒸镀第2金属膜，对其规定部分形成图案，以形成数据总线、源极和漏极；以及在所述第1基板的所形成体的顶部形成定向膜；形成所述第1电极的步骤以及形成所述栅极总线和共用信号线的步骤可以互换。
84．根据权利要求83所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，所述第1和第2透明导体为ITO。
全文摘要
一种具有高透光率和高开口率的液晶显示装置及其制造方法。该装置包括分别具有内外侧面、间隔第1距离相对设置的第1、2基板。液晶层设置于两基板之间。在第1基板的内侧面上形成第1宽度的第1电极,与第1电极间隔第2距离设置第2宽度的第2电极。两电极形成电场,使液晶分子运动。两电极由透明导体形成,第1距离等于或大于第2距离,第1、2宽度使得通过相邻的两个电极间的电场,使两个电极顶部的液晶分子全部运动。
文档编号G02F1/1343GK1221892SQ9810319
公开日1999年7月7日 申请日期1998年5月29日 优先权日1997年12月29日
发明者李升熙, 李锡烈, 金香律, 卢凤奎, 朴海成, 崔佑镐, 李贞烈, 权纯吉 申请人:现代电子产业株式会社