CN101446714B - 液晶显示单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示单元，该液晶显示单元包括：一对相对的基板；形成在每个基板的相对表面侧上的电极图案；形成在每个基板上并覆盖该电极图案的垂直配向膜；夹在基板之间的液晶层；和形成在基板上与该液晶层的一侧相对的侧上的一对偏振片，其中该电极图案的边缘包括与偏振片的轴向和垂直于该轴向的方向之一平行的Z形图案。可以减小沿着垂直配向LCD的像素的边缘部分的光透射。

Description

液晶显示单元

技术领域

本发明涉及使用液晶的设备，更具体地涉及一种液晶显示单元。

背景技术

垂直配向液晶显示单元有一种现象，即液晶分子因为不同形状的上电极和下电极的边缘部分产生的倾斜电场而在水平方向上倾斜。这种现象发生在阈值电压附近。垂直配向液晶显示单元常常通过使用一对正交尼科耳设置的偏振片(polarizer plate)而运行在常黑模式下。液晶显示单元上发生这种现象的区域进入了透光状态。在施加了关(OFF)电压的简单矩阵驱动中，因为这种光透射(optical through)而降低了对比度。

日本未审实用新型专利申请公报第HEI-7-39076号建议设置覆盖像素边缘部分的金属遮光罩(黑底)，以防止在显示关状态下像素边缘部分产生光透射(光泄漏)。

在没有施加电压的情况下，垂直配向型液晶显示单元的液晶层中的液晶分子配向为垂直于基板，而在没有施加电压情况下，具有非常良好的黑度。在构成了垂直配向型液晶显示单元的液晶单元中，上基板和下基板之一或两者具有光学补偿板，该光学补偿板具有设置在适当位置的负光学各向异性，从而使显示单元具有非常良好的视角特性。

垂直配向型液晶显示单元的定向(orientation)类型包括通过摩擦工艺等形成的单域定向和通过产生倾斜电场而形成的多域定向，这种倾斜电场是通过在像素电极内形成开口而产生的，以对平行于基板的相同平面内的多个方向上的液晶分子进行排列。

对单域垂直配向型液晶显示单元的定向进行控制，从而使液晶层中的面内排列方向变得一致，而不管是否施加了电压。在垂直配向型中，在存在施加电压的情况下，液晶分子倾斜成平行于基板的状态。如果在没有施加电压的情况下液晶分子正好垂直于基板，则可能发生定向缺陷，这种定向缺陷导致在施加了电压的情况下液晶分子的局部定向紊乱。为了避免这种情况，对预倾角进行设定，使液晶分子在没有施加电压的情况下相对于基板的垂直方向略微倾斜。

比如，JP-A-2005-23454中建议了一种经过摩擦工艺的垂直配向液晶显示单元。

在以较高的占空比(如点矩阵显示)来驱动单域垂直配向型液晶显示单元时，基于透射率来确定驱动电压。在这种情况下，根据开(ON)电压的有效值和偏置比来确定关电压的有效值。在高占空比驱动条件下，关电压在某些情况下高于液晶分子开始下降(fall)的阈值电压。因此在这种情况下，液晶的透射率即使在施加了关电压的情况下也会变化，因而可能在显示单元内形成光透射。我们希望避免这种光透射，因为它使对比度下降。

已知的是，为了防止这种光透射，使电压/透射率的变化在阈值电压附近变得急剧。实现此目的的一种方法是执行将液晶分子角度设为相对于基板几乎垂直的较大预倾角定向处理，以升高液晶分子开始下降的阈值电压。另一种方法是增大所谓的液晶单元延迟。

可以在上电极与下电极之间的液晶显示单元的显示图案的边缘部分形成倾斜电场。即使结合了上述防止光透射的方法，施加了倾斜电场的液晶分子也以低于显示区域中心区域内的液晶分子处电压的电压开始下降，从而观察到了光透射。

光透射不仅仅导致对比度降低，而且劣化了视角特性。

用于分段显示的液晶显示单元被用于七段数字显示和特定形状的标志显示等。比如，JP-A-HEI-5-281559、JP-A-2000-250024和JP-A-HEI-5-2161中公开了形成黑膜的技术，黑膜充当分段显示图案的全部背景区域内的遮光膜。JP-A-HEI-5-2161描述了将黑膜形成在甚至用于点矩阵显示的点显示图案的背景区域中。

如JP-A-HEI-5-2161中描述的那样，黑膜的一个效果是可抑制将在显示图案的边缘部分附近产生的倾斜电场所导致的光透射。这种光透射尤其可能形成在垂直配向型液晶显示单元中。

然而，因为背景区域中形成了黑膜，所以出现了一种现象(文中将其称为黑膜所导致的串扰)，即使将黑色显示赋予显示图案，显示图案看起来也发暗。

因为在扭曲向列相(TN)、超扭曲向列相(STN)和垂直配向(VA)等的任何一种显示模式下都无法将显示图案的透射率设定成与黑膜的透射率一样适当的低，所以出现了黑膜所导致的串扰。当视角倾斜时，这种透射率差异变得显著。

参照图35，将对黑膜所导致的串扰的示意性例子进行描述。图35为示意性平面图，示出了三位七段显示单元的显示状态。三位七段显示单元的整个背景区域中形成了黑底，因而背景区域为黑色。三位七段显示单元显示了白色的“321”。在七段显示单元中，黑色显示的段(用阴影线表示)具有比背景黑膜形成区域的透射率更高的透射率，并且看起来这些段显示发暗。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种垂直配向液晶显示单元，其能够抑制将由形成在上电极与下电极的边缘部分处的倾斜电场导致的光透射。

本发明的一方面提供了一种液晶显示单元，该液晶显示单元包括：一对相对的基板；形成在每个基板的相对表面侧上的电极图案；形成在每个基板上并覆盖该电极图案的垂直配向膜；夹在基板之间的液晶层；和形成在基板上与该液晶层的一侧相对的侧上的一对偏振片，其中该电极图案的边缘包括与偏振片的轴向和垂直于该轴向的方向之一平行的Z形图案。

可以提供这样一种垂直配向液晶显示单元，其能够抑制将由形成在上电极与下电极的边缘部分处的倾斜电场导致的光透射。

本发明的另一个目的是提供一种能够减小光透射的垂直配向型液晶显示单元。

根据本发明的另一方面，在第一方面的液晶显示单元内，这一对偏振片的轴向被正交尼科耳设置，并且该电极图案包括分段电极和公共电极，构成该电极图案的一侧是平行或者垂直于偏振片轴向的Z形图案，由该分段电极和公共电极限定的像素边缘平行或者垂直于所述偏振片的轴向。

可以提供一种能够减小光透射的垂直配向型液晶显示单元。

本发明的又一个目的是提供一种能够抑制将由遮光膜(如黑膜)导致的串扰的液晶显示单元。

本发明的又一方面提供了一种液晶显示单元，该液晶显示单元包括：第一透明基板；面对第一透明基板的第二透明基板；第一透明电极，其具有第一平面形状并且设置在第一透明基板的面对第二透明基板的平面上；第二透明电极，其具有第二平面形状并且设置在第二透明基板的面对第一透明基板的平面上；夹在第一透明基板与第二透明基板之间的液晶层；和条形遮光膜，其沿着被定义为显示屏内第一透明电极与第二透明电极的重叠区域的显示图案的边缘而形成。

可以利用沿着显示图案边缘延伸的条形遮光膜，而不是在显示图案的整个背景区域中形成遮光膜，来减小背景与黑色显示图案之间的透射率差。

附图说明

图1为液晶显示单元的示意性截面图。

图2为示出液晶显示单元的偏振片的透射轴的平面图。

图3示出了简单矩阵型液晶显示单元的电极结构的例子。

图4A示出了公共电极的局部区域的形状，而图4B示出了分段电极的局部区域的形状。

图5示出了在施加了非选择电压的情况下像素的亮/暗分布。

图6示出了根据第一实施方式的分段电极的形状。

图7示出了在施加了非选择电压的情况下像素3d-2的亮/暗分布以及具有左右Z形图案边缘的公共电极和分段电极。

图8A和图8B示出了在施加了选择电压的情况下像素的亮/暗分布。

图9示出了根据第二实施方式的电极形状的另一个例子。

图10示出了根据第三实施方式的电极图案。

图11示出了根据第四实施方式的电极图案。

图12示出了根据第五实施方式的电极图案。

图13示出了根据第六实施方式的电极图案。

图14示出了根据第三比较例的分段电极图案。

图15示出了根据第三比较例在施加了关电压的情况下的显示状态。

图16示出了根据第七实施方式的分段电极。

图17示出了根据第七实施方式的在施加了关电压的情况下的显示状态。

图18为液晶显示单元的示意性截面图。

图19为示出了根据第四比较例的液晶显示单元的像素的局部区域的平面图。

图20A为示出了根据第八实施方式的液晶显示单元的像素的局部区域的平面图，图20B为示出了第八实施方式的液晶显示单元的分段电极图案的局部区域的平面图，而图20C为示出了第八实施方式的液晶显示单元的公共电极的局部区域的平面图。

图21示出了根据第八实施方式和第四比较例的透射率/电压特性。

图22示出了根据第八实施方式和第四比较例的在施加了电压的情况下对比度相对于透射率(Ton)的特性。

图23为示出了在前透射率为13％(在第四比较例中获得了最大对比度时的透射率)的情况下对比度的视角依赖性的图。

图24A示出了根据第九实施方式的分段电极图案，而图24B示出了第九实施方式的公共电极图案。

图25为示出了根据第八和第九实施方式的对比度的视角依赖性的图。

图26A和图26B示出了根据第九实施方式的变型例的分段电极图案和公共电极图案。

图27为示出了液晶显示单元的像素的局部区域的平面图。

图28为根据本发明第十实施方式的液晶显示单元的示意性截面图。

图29为示出了摩擦方向与预倾角之间关系的示意性截面图。

图30A到图30C为示出了黑膜设置方法各种例子的截面图。

图31为示出了第十实施方式的液晶显示单元的黑膜布局的示意性平面图。

图32为示出了第十实施方式的液晶显示单元的显示状态的示意性平面图。

图33A到图33C为根据第十实施方式、第十一实施方式和第六比较例的液晶显示单元的示意性截面图，示出了在施加了关电压的情况下电场的方向。

图34A到图34C为根据第十实施方式、第十一实施方式和第六比较例的黑色显示的液晶显示单元的照片。

图35为示出了第五比较例的液晶显示单元的显示状态的示意性平面图。

具体实施方式

现在将描述第一到第七实施方式和第一到第三比较例。

图1为液晶显示单元的示意性截面图。如图所示的液晶显示单元具有玻璃制成的后基板1a和玻璃制成且面对后基板的前基板1b，并且两个基板1a与1b之间设置有液晶层2。

后基板1a的液晶层2一侧的表面上形成有充当分段电极的后透明电极3a，而前基板1b的液晶层2一侧的表面上形成有充当公共电极的前透明电极3b。

透明电极3a和3b互相重叠起来，且液晶层2被夹在两者之间，该重叠区域形成了显示区域。

基板1a和1b的液晶层2一侧上分别形成有覆盖了透明电极的垂直配向膜4a和4b。如果需要，可以在垂直配向膜与透明电极之间形成绝缘膜。

在上基板1a和下基板1b的外部沿着法向形成有一对偏振片5a和5b。偏振片5a和5b被设置成轴向90度交叉。如果有必要，可以在基板与偏振片之间(比如在1b与5b之间)设置光学补偿板6。

下面将描述液晶显示单元的制造方法。在基板1a和1b二者上主要由铟锡氧化物ITO来形成透明电极3a和3b。

涂覆并烘烤垂直配向膜4a和4b，从而分别覆盖透明电极3a和3b。将日产化工(Nissan Chemical Industries，Ltd.)制造的SE1211用作垂直配向膜材料。通过摩擦等工艺为垂直配向膜赋予89.5度的预倾角。进行摩擦以在上基板与下基板之间设置12点方向和6点方向的反平行。可以通过缝隙配向、注入配向、紫外线配向等来进行液晶分子的倾斜方向控制。

接下来，将主要密封材料涂覆在每个基板1a和1b上，旋涂具有预定直径(在该例中为4微米)的间隙控制材料，然后将基板彼此电极侧面对地重叠，并对主要密封材料进行固化，从而形成了空单元(empty ce1l)。

将液晶注入空单元中以形成液晶层2。液晶材料的Δε＝-3.2且Δn大约0.15。通过垂直配向膜的功能将液晶层2内的液晶分子2m垂直对齐。如果液晶材料具有负介电各向异性，则不必特别限制其它物理值和单元厚度。

然后，将后偏振片5a粘合(bond)在后基板1的外侧(图1中的下侧)上，并且将前偏振片5b和堆叠在其上的光学补偿板6粘合在前基板2的外侧(图1中的上侧)上。将Polatechno有限公司制造的SHC-125U用作偏振片。光学补偿板6可以为C板(面内延迟ΔR＝0nm，厚度延迟Δth＝220nm)。除了C板以外，A板、双轴相差板等也可以用作光学补偿板6。

图2为示出了液晶显示单元的偏振片的透射轴方向的平面图。如图所示，后偏振片5a的(透射)轴向7a垂直于前偏振片5b的(透射)轴向7b(将具有这种结构的一对偏振片称为正交偏振片)，从而提供了常黑的液晶显示单元。假定向右的方向为0度，且逆时针旋转为正角度，则轴向7a为45°而轴向7b为135°。

图3示出了简单矩阵型液晶显示单元的电极结构的例子。在简单矩阵型液晶显示单元中，在列方向上并置的公共电极3c和在行方向上并置的分段电极3s限定了了像素3d。每个像素都可以通过简单矩阵驱动而独立进行亮/暗显示。

(第一比较例)

图4A示出了公共电极的局部区域的形状，而图4B示出了分段电极的局部区域的形状。本发明人利用特殊软件对如何结合图4A所示的垂直长度为400微米且水平长度为500微米的公共电极3c和图4B所示的垂直长度为500微米且水平长度为400微米的分段电极3s-1来显示像素进行了模拟。

图5示出了在施加了非选择电压的情况下像素的亮/暗分布。施加了非选择电压指的是在公共电极与分段电极之间施加了关电压的状态。图5以亮/暗分布的形式示出了在施加了非选择电压情况下像素的透光状态。像素3d-1对应于在公共电极3c和分段电极3s-1互相重叠时要显示的像素。

在使用分段电极3s-1时，像素3d-1在如图所示其外围区域内存在光透射。边缘电场的面内方向可能是0度和90度。可以认为，当液晶分子在相对于45度和135度的偏振片透射轴的倾斜方向上开始下降时，出现了光透射。在以它为中心的像素周围大约10微米的区域内出现了光透射。我们希望能够消除光透射，因为通过在施加了非选择电压的情况下遮光而需要高对比度。

(第一实施方式)

图6示出了根据第一实施方式的分段电极的形状。为了避免光透射，发明人已研究了(模拟了)在左/右边缘具有Z形图案(锯齿图案)的分段电极3s-2。锯齿的每个边都平行于偏振片轴向7a和7b中的一个。锯齿的间距为20微米。

参照图7。图7示出了在施加了非选择电压情况下当公共电极与具有左/右Z形图案边缘的分段电极结合起来时的亮/暗分布。如图所示，仅在像素的左/右区域内的Z形图案的顶点观察到了光透射。

在该实施方式中，如果分段电极的一边在45度的方向上，则可以认为在面内135度的方向上产生了边缘电场。该边缘电场平行于其中一个偏振片轴向。我们认为在每个顶点处都有各种方向分量。因此，如果电极被设置成平行于电极边、边缘电场、其中一个偏振片轴向及其垂直方向，则例如仅可以在电极的Z形图案的顶点处抑制光透射的发生。

接下来发明人研究了将要作用于实际像素的锯齿间距的优化范围。

图8A和图8B示出了在施加了选择电压的情况下的亮/暗分布。施加了选择电压指的是在电极之间施加了开电压。作为比较例示于图8A中的像素3d-1显示了可以说是像素理想形状的正方形。图8B所示的像素3d-2具有间距为20微米的Z形图案。虽然在图8B中的左右侧看到了Z形图案，但是这种图案等级实际上不会造成任何问题，因为像素是在常规距离(比如在几十厘米的遥远位置)上观察的。本发明人根据研究已经发现，如果锯齿间距为40微米或者更短就不会有任何问题。

制造限制决定了锯齿间距的下限。在考虑到Z形图案是利用一般制造系统形成的情况下，锯齿间距的适当下限可以为2微米。

因此，适用于实施方式的锯齿间距范围是2-40微米。

可以仅在分段电极侧边、仅在公共电极侧边，或者二者上形成Z形图案。

(第二实施方式)

图9示出了根据第二实施方式的电极形状的另一个例子。图9示出了借助七个分段来显示“8”的分段型液晶显示单元的例子。在平面内观察时，该分段电极面对覆盖了分段区域的公共电极。因此在公共电极和分段电极的边缘部分之间产生了倾斜电场。在文中假定偏振片为正交尼科尔设置，并且其轴向为45度和135度。作为防止光透射的对策，在分段电极8s的垂直侧边和水平侧边中的每一个上形成了与第一实施方式中的Z形图案类似的Z形图案，从而将每个倾斜侧边都设为45度和135度。因此我们预计，可以显著地减小施加了非选择电压的情况下的光透射。

基于上述模拟结果来制造液晶显示单元。

(第二比较例)

第二比较例是具有第一比较例中的电极图案的单域垂直配向型液晶显示单元。将每个分段的分段侧和公共侧的电极宽度设定为405微米，并且将电极之间的宽度设定为30微米。下基板上设置有充当透明导电膜的ITO分段电极，而上基板上设置有ITO公共电极。通过配向工艺比如摩擦将89.5度的预倾角赋于垂直配向膜。通过将下基板的预倾的方位角方向设定为12点方向(从右边0度开始逆时针方向的90度位置。图1中的向上方向)，并且将上基板的预倾的方位角方向设定为六点方向而结合了反平行配向。在这种情况下，液晶指向矢在12点方向，而优化视觉识别方向在六点方向。单元厚度为6微米。将Δε＝-2.2且Δn＝0.20的负液晶用作液晶材料。偏振片以45度的吸收轴角设置在上板侧，并且以135度的吸收轴角设置在下板侧。将Polatechno有限公司制造的SHC-13U用作偏振片。将堆叠起来的三个C板(ΔR＝0nm，Δth＝220nm)作为光学补偿板插入在下偏振片与液晶单元之间。ΔR是面内延迟值，而Δth是厚度方向延迟值。

作为驱动波形，使用了其极性每一帧发生反转(帧反向驱动)的B波形。驱动条件为1/32的占空比、1/6的偏置和150Hz的驱动频率。借助Ohtsuka电子有限公司制造的液晶单元评估设备LCD-5200来测量沿着液晶单元法向(前向)的电压/透射率特性。

形成了各种电极图案，并且制造出了液晶显示单元。

(第三实施方式)

图10示出了第三实施方式的电极图案。第三实施方式的分段电极具有由添加到第二比较例的分段电极上45度和135度的z形线条构成的边缘图案。Z形图案两个顶点之间的距离(间距)为20微米，而顶点高度为10微米。与分段电极类似，公共电极也具有由45度和135度的z形线条构成的边缘图案。Z形图案的间距和高度与分段电极的间距和高度相同。

(第四实施方式)

图11示出了第四实施方式的电极图案。与第三实施方式的电极图案类似，分段电极和公共电极的边缘具有与第三实施方式的角度相同角度的z形线。不同点在于，z形图案的间距和高度被设定为间距40微米且高度20微米。

(第五实施方式)

图12示出了第五实施方式的电极图案。与第三实施方式中的电极图案类似，分段电极的边缘由45度和135度的z形线条构成，并且减少了在一个点中占据的顶点数量。将与第一比较例中的图案相同的直线图案用于公共电极。与第二比较例类似，分段电极宽度(图12中的水平方向的长度)为405微米，而相邻电极之间的距离被设定为30微米。分段电极具有分段电极在公共电极的中心线和相邻公共电极之间的距离中心线这两个位置处被弯曲的形状，并且z形图案的间距和高度分别为435微米和217.5微米。两个电极重叠的区域内的电极图案为“急拐(dogleg)”状。

(第六实施方式)

图13示出了第六实施方式中电极图案。第六实施方式具有与第五实施方式相同的图案，其中，分段电极的边缘图案由45度和135度的倾斜线条构成。z形图案的间距和高度分别为435微米和217.5微米。与第三实施方式类似，公共电极具有间距为50微米并且高度为25微米的z形图案。两个电极重叠起来的区域内的电极图案为“急拐”状。除了电极图案之外，第三到第六实施方式的液晶显示单元是按照与第二比较例完全相同的方式来制造的。电压/透射率特性也是在相同驱动条件下测量的。

表1示出了最高对比度及其相应的开透射率的测量结果。

表1：以1/32占空比和1/6偏置来驱动的情况下的最高对比值及其相应的开透射率

 

	最高对比度	开透射率(％)
			第二比较例	260	11.9
第三实施方式	295	12.0
			第四实施方式	421	12.5
第五实施方式	335	14.5
			第六实施方式	620	14.2

由于分段电极和公共电极的边缘部分是由角度为45度和135度的z形图案制成的，因此能够使对比度大于常规对比度。在第四实施方式中获得了是比较例的大约1.6倍的对比度，而在第六实施方式中获得了是比较例的大约2.4倍的对比度。相应的开透射率也能够增大。已经确认：能够有效地减小特别是z形图案的顶点数。也可以理解，可通过在分段电极内或者在公共电极内形成z形图案来获得对比度增大的效果。通过比较例与第三和第四实施方式之间的对比或者通过比较例与第五和第六实施方式之间的对比可以理解，还可以通过优选地同时在分段电极和公共电极内形成z形图案来获得对比度增大的效果。确认了由z形图案构成的显示像素的视觉识别随着视觉识别距离而变化。在不长于10厘米的视觉识别距离处第五和第六实施方式的形状被识别为急拐状，视觉识别状态与第二比较例等同，并且在长于10厘米的距离处不容易感觉到像素形状。例如在不长于10厘米的视觉识别距离处，第三和第四实施方式的形状被识别为与第二比较例类似的形状。

接下来发明人研究了缝隙对齐，且电极图案上形成有缝隙。借助缝隙对齐，能够确定来自倾斜电场的液晶指向矢方向，并且能够实现具有不同指向矢方向的多域。因此广泛地将这种缝隙对齐用于具有宽视角的垂直配向液晶显示单元。另外，对于使用显示像素内的开口来对显示像素进行对齐控制的缝隙对齐来讲，在施加了关电压情况下因为倾斜电场的缘故而发生了光透射。为了研究这种现象，通过将z形图案设置为缝隙部的图案边缘来进行模拟。

(第三比较例)

图14示出了第三比较例的分段电极图案。如图4A所示，公共电极的垂直长度为400微米，水平长度为500微米。如图14所示，分段电极的垂直长度为400微米，水平长度为300微米，并且分段电极具有垂直长度为250微米且水平长度为100微米的缝隙状开口。

图15示出了在施加了关电压的情况下第三比较例的显示状态。如图所示，在边缘外围观察到了光透射。

(第七实施方式)

图16示出了第七实施方式的分段电极。在第七实施方式中，为第三比较例的缝隙的边缘部分形成了间距为40微米的角度为45度和135度的z形图案。公共电极与第三比较例的类似。除了将预倾角设定为90度并且没有执行配向工艺(比如摩擦)之外，在与第一比较例和第五比较例相同的条件下进行计算。.

图17示出了在施加了关电压的情况下第七实施方式的显示状态。如图所示，在第七实施方式中，也可以通过使用形成有角度与偏振片的吸收轴角相同的45度和135度的z形边缘图案的缝隙来防止光透射。已经确认：具有这种z形图案的缝隙在开状态过程中不会影响指向矢定向。

现在将描述第八和第九实施方式以及第四比较例。

图18是液晶显示单元的示意性截面图。

如图所示的液晶显示单元具有由玻璃制成的后基板51a和由玻璃制成并且面对后基板的前基板51b，并且基板51a与51b之间形成有液晶层52。

充当分段电极的后透明电极53a形成在后基板51a的液晶层52一侧的表面上，而充当公共电极的前透明电极53b形成在前基板51b的液晶层52一侧的表面上。

两个透明电极53a和53b互相重叠起来，且液晶层52夹在两者之间，该重叠区域形成了显示区域。

基板51a和51b的液晶层52一侧分别形成有覆盖了透明电极的垂直配向膜54a和54b。如果需要，可以在垂直配向膜与透明电极之间形成绝缘膜。

在上基板51a和下基板51b的外部沿着法向形成有一对偏振片55a和55b。偏振片55a和55b被设置成它们的透射(吸收)轴方向90度正交。如果有必要，可以在基板与偏振片之间(比如在51b与55b之间)设置光学补偿板56(A板、C板或者双轴相差板等)。

下面将描述液晶显示单元的制造方法。在基板51a和51b二者上主要由铟锡氧化物ITO来形成透明电极53a和53b。

涂覆并烘烤垂直配向膜54a和54b，从而分别覆盖透明电极53a和53b。将日产化工(Nissan Chemical Industries，Ltd.)制造的SE1211用作垂直配向膜材料。垂直配向膜可以是聚酰亚胺膜、无机膜等。

通过摩擦等为垂直配向膜赋予89.5度的预倾角。执行摩擦以在上基板与下基板之间设置12点方向和6点方向的反平行。可以通过缝隙配向、注入配向、紫外线配向等来执行液晶分子的倾斜方向控制。

接下来，将主要密封材料涂覆在基板51a和51b的一个上，旋涂具有预定直径(在该例中为6微米)的间隙控制材料，然后将两个基板51a和51b彼此面对地重叠在电极侧，并且对主要密封材料进行固化，由此形成了空单元。

将液晶注入空单元从而形成液晶层52。液晶材料的Δε＝-2.2且Δn为大约0.20。通过垂直配向膜的功能将液晶层52内的液晶分子52m垂直配向。

将光学补偿板和偏振片粘合在液晶单元上。四个C板(面内延迟ΔR＝0nm，厚度方向延迟Δth＝220nm)堆叠在下偏振片与液晶单元之间。将Polatechno有限公司制造的SHC-13U用作偏振片。也可以使用含碘偏振片或含染料偏振片。通过这种方式完成了液晶显示单元。

将普通单域垂直配向型液晶显示单元的液晶中心分子配向方向(液晶指向矢)设定为从前侧观察液晶显示单元时的12点方向或6点方向。借助这种指向矢设定，可以获得具有大约相同的左/右视角特性的宽视角显示。在这种情况下，偏振片被正交尼科尔设置(两个偏振片的轴向垂直)，并且透射(吸收)轴角相对于液晶指向矢为+45度和-45度。

作为初级阶段(第四比较例)，本发明人制造出了具有上述结构和以下电极图案的液晶显示单元的样本。

图19为示出了第四比较例的液晶显示单元的像素的局部区域的平面图。文中假定：通过将从液晶显示单元的前部观察时的3点方向用作0度，角度在左手(逆时针)方向上增大。在这种情况下，由90度条形构成的分段电极53s与由0度条形构成的公共电极53c之间的重叠区域形成了像素53d。因为液晶指向矢被设定为90度(12点方向)，所以两个偏振片的透射(吸收)轴以45度和135度被正交尼科尔设置。具有这种偏振片布局的液晶显示单元为常黑模式。

对于这种结构，当施加关电压时，上电极与下电极(分段电极与公共电极)之间水平方向(0度到180度)上的像素53d的边缘部分形成了倾斜电场，并且液晶分子沿着面内垂直方向(90度或270度)下降。上电极与下电极(分段电极与公共电极)之间垂直方向(90度到270度)上的像素的边缘部分也形成了倾斜电场，并且液晶分子在相对于基板表面的面内水平方向(0度或180度)上下降。

比如，当液晶分子沿着0度方向下降时，沿着面内0度-180度方向的折射率变得高于沿着面内90度-270度方向的折射率。可以将45度偏振的光划分为0度到180度的分量和90度-270度的分量，两者经历了不同的折射率从而改变了偏振状态。当偏振状态改变时，发生了光透射。如上所述，如果可以将入射光的偏振分量划分为液晶分子下降面内方向上的分量和垂直于初次提到的面内的面内的分量，则认为发生了光透射。如果偏振方向平行或者垂直于液晶分子下降面内方向，则不会发生这种光学分量的划分。

本发明人已经注意到偏振片的透射(吸收)轴角与点图案的形状之间的关系，这样即使液晶分子由于倾斜电场的缘故而下降，也能够防止发生光透射，并且本发明人已经发明了一种液晶显示单元，其中将电极图案的对应于显示像素边缘的的侧边设置成平行或者垂直于偏振片的透射(吸收)轴角。

图20A为示出了第八实施方式的液晶显示单元的像素的局部区域的平面图。图20B为示出了第八实施方式的液晶显示单元的分段电极图案的局部区域的平面图。图20C为示出了第八实施方式的液晶显示单元的公共电极图案的局部区域的平面图。如图20B所示，分段电极53s具有这样一种布局，即在垂直方向上延长并且具有45度和135度侧边的多个Z形电极图案沿着行方向并置。如图20C所示，公共电极53c具有这样一种布局，即在水平方向上延长并且具有45度和135度侧边的多个Z形电极图案沿着列方向并置。将驱动信号施加给每个分段电极和每个公共电极。

如图20A所示，由两个重叠电极限定的像素53d形成了倾斜45度的矩形点(在该例中该点被称为倾斜点)。像素53d的短边长度为286微米，而长边长度为593微米。相邻分段电极53s之间以及相邻公共电极53c之间的最短距离(间距)为30微米。制造出该液晶显示单元的一个样本，并且施加驱动电压来观察显示。在像素边缘部分几乎观察不到光透射。

图21示出了在施加了关波形后第八实施方式和第四比较例的透射率/电压特性。借助Ohtsuka电子有限公司制造的液晶单元评估设备LCD-5200测量出沿纵坐标表示的透射率和沿横坐标表示的电压。在透射率不小于0.5％的区域内，在1/32占空比驱动下施加了开波形后，第八实施方式和第四比较例具有相同的透射率/电压特性。在这种情况下，在不低于16V的电压处获得了实际可以使用的透射率。如图所示，第四比较例中的样本的透射率在15V附近逐渐开始增大。第八实施方式中的样本的透射率在17.5V附近急剧增大。可以理解，在第八实施方式中，关透射率低，并且在可以获得实际可用的开透射率的电压(大约16V)附近抑制了光透射。

图22示出了第八实施方式和第四比较例中在存在施加的电压情况下的对比度和透射率(Ton)的特性。对比度为Ton/Toff(在该例中，以1/32的占空比和1/6的偏置来驱动)。如图所示，第八实施方式的对比度大，并且最高对比度不小于800。第四比较例中的最高对比度处的透射率为13％，而在第八实施方式中为18％。因为可以在较高的透射率下实现高对比度，所以具有液晶显示单元的显示变亮的优点。

根据图21和图22中的结果可以认为，通过在施加关波形直到比第四比较例更高的电压区域的情况下维持较低的透射率而实现了第八实施方式的样本的高对比度。可以说在施加了关波形的情况下维持较低的透射率证实了在施加了关波形的情况下在像素边缘部分处光透射的减小。

图23为示出了在前透射率为13％(在该透射率下获得了第四比较例中的最高对比度)时对比度的视角(观察角度)依赖性的图。为了设定相同的前透射率，将不同的施加电压用于第八实施方式和第四比较例。如图所示，第八实施方式中的大约左/右20度的视角范围内的对比度高于第四比较例中的对比度。因此可以说第八实施方式的液晶显示单元也有良好的视角特性。大约10个人进行了观察，以检查第八实施方式中的倾斜点的显示是否指示了一些奇怪的感觉。并没有特别奇怪的感觉。像素中心线之间没有引起视觉识别问题的距离不长于约400微米。

如在第八实施方式中那样，通过将偏振片的透射(吸收)轴角设置成平行或者垂直于电极图案的侧边，可以减小光透射，并且可以实现高对比度。

图24A示出了第九实施方式的分段电极图案，而图24B示出了第九实施方式的公共电极图案。为了实现较宽的视角，本发明人尝试了通过在与倾斜点的侧边相对应的区域内尽可能多地形成切割线(在图24A和图24B中被虚线圆圈围绕的区域)来形成分段电极和公共电极。在偏振片的透射(吸收)轴角与液晶方向之间存在由每个倾斜点侧边附近产生的倾斜电场所导致的深视角位移。形成切割线是为了抑制将由这种位移导致的光透射。

图25为示出了第八和第九实施方式的液晶显示单元的对比度的视角依赖性的图。如图所示，第九实施方式具有比第八实施方式中的对比度高大约左/右60度的对比度，并且能够获得更宽的视角。这可归因于能够通过在与倾斜点侧边相对应的区域内的分段电极和公共电极中形成切割线而减小倾斜电场。

可以任意设定切割线的深度。然而，希望该深度不会增大电极的电阻。如果倾斜点侧边的1/5被留下，则可以认为目标深度是优选的。切割线在短边方向上的长度(宽度)优选地不短于大约10微米。

图26A和图26B示出了根据第九实施方式的变型例的分段电极图案和公共电极图案。如图26A和图26B所示，电极图案的切割线可以是与电极边缘相分离的缝隙57。

已经结合实施方式描述了本发明。本发明并不限于上述实施方式。

图27为示出了液晶显示单元的像素的局部区域的平面图。如图所示，一个点可以由多个倾斜点的组合而构成。

虽然希望偏振片透射(吸收)轴角为90度正交，但是即使每个角度都偏移几度也没有什么问题。

在以上实施方式中，虽然已经描述了单域液晶显示单元，但是如果偏振方向为相对于像素面内液晶分子下降方向(液晶指向矢)的+45度或者-45度，则这些实施方式有望适用于多域液晶显示单元。

接下来将描述第十和第十一实施方式及第五和第六比较例。

首先，将描述根据本发明第十实施方式的液晶显示单元。图28为第十实施方式的液晶显示单元的示意性截面图。下透明基板102上形成有分段电极103和黑膜104，并且形成有覆盖分段电极103和黑膜104的下配向膜105。

上透明基板109上形成有公共电极108，并且形成有覆盖公共电极的上配向膜107。比如，使用日产化工(Nissan Chemical Industries，Ltd.)制造的垂直配向膜SE-1211作为上配向膜107和下配向膜105。

借助人造纤维制成的摩擦布料对上配向膜107和下配向膜105进行摩擦，以将预倾角θ赋予液晶分子M，使液晶分子沿着图29所示的摩擦方向D下降。将预倾角θ定义为相对于配向膜下方的透明基板的法向的倾斜。

配向膜经历了摩擦的上透明基板109和下透明基板102互相重叠起来，两者之间插入有直径为4微米的间隙控制组件，并且配向膜互相面对并具有反平行摩擦方向，并且用密封材料112将重叠结构体密封起来，从而形成了空单元。

将液晶注入到空单元内，从而形成液晶层106和液晶单元113。液晶材料具有0.09的双折射Δn和负的介电各向异性。比如可以使用日本的Merck株式会社制造的液晶材料。因为介电常数各向异性为负，所以在施加电压后，液晶分子M从垂直配向开始下降。

液晶显示单元113的下面和上面分别设置有下偏振片101和上偏振片111。下偏振片101和上偏振片111为正交尼科尔设置。该实施方式的液晶显示单元为用于常黑显示的垂直配向型液晶显示单元。下偏振片101的下方设置有背光114，并且对下偏振片101照射光。将亮显示称为白色显示，而将暗显示称为黑色显示。

液晶单元113与上偏振片111之间插入有作为视角补偿板的双轴板110。双轴板110具有50nm的面内延迟，和厚度方向(在沿着厚度方向的截面内)的220nm的延迟。双轴板110以这样一种方式设置，使其面内延迟相位轴变得垂直于作为相邻偏振片的上偏振片111的吸收轴。可以将该视角补偿板设置在液晶单元113与下偏振片101之间。

分段电极103和公共电极108是由诸如铟锡氧化物(ITO)的透明导电材料制成的。分段电极103与公共电极108在显示屏内的重叠区域限定了显示图案。根据希望显示图案的形状，来形成具有相应平面形状的分段电极103和公共电极108。在图28所示的例子中，公共电极108包括显示屏内的分段电极103，并且分段电极103的边缘限定了显示图案的边缘。控制器115以单一矩阵的方式来驱动液晶显示单元。

黑膜104被形成为覆盖了显示屏内的显示图案的边缘(在图28所示的例子中，覆盖了分段电极103的边缘)。例如，黑膜104由具有透明度(例如不大于2％的透射率)的树脂或者金属制成，并且遮蔽了来自背光114的光。优选的是，黑膜104的上表面没有反射从液晶显示单元的上侧边入射的外部光。

如图30A所示，如果黑膜104由导电材料制成，则在分段电极103与黑膜104之间形成有绝缘层150。

如图30B所示，黑膜104可以形成在基板102上，覆盖显示图案的边缘，而分段电极103形成在基板102上，局部地跨在黑膜104上。可以在黑膜104之间形成高度(厚度)与黑膜104平齐的平坦化膜，并且分段电极103形成在由黑膜104和平坦化膜构成的层上，从而改进了平坦度。

如图30C所示，黑膜可以不设置在分段电极103一侧，而是设置在公共电极108一侧，从而覆盖显示图案的边缘。在图30C所示的例子中，黑膜104A设置在公共电极108上，从而覆盖由显示屏内的分段电极的边缘限定的显示图案的边缘E。

在这些例子中，虽然显示图案的边缘是由分段电极103的边缘限定的，但是公共电极108的边缘限定了显示图案的边缘，或者如果根据电极图案设计，分段电极103和公共电极108的边缘重合，则分段电极103和公共电极108的边缘限定了显示图案的边缘。

必要时，可以在分段电极103一侧为显示图案的边缘的一部分形成黑膜，并且可以在公共电极108一侧为显示图案的边缘的另一部分形成黑膜。

以上例子中，虽然分段电极形成于下基板一侧，而公共电极形成于上基板一侧，但是必要时，可以将分段电极形成于上基板一侧，而将公共电极形成于下基板一侧。

没有特别限制黑膜的厚度。然而，如果黑膜做得非常厚(例如不薄于3微米)而则形成了锥形边缘，则形成覆盖了黑膜表面等的平坦化层可能是优选地，以便抑制将由黑膜边缘导致的液晶定向紊乱。

参照图31，将进一步描述黑膜104的布局。图31为示出了液晶显示单元的显示屏的例子的示意性平面图。图31示出了显示屏120内1位的七段显示部分。该七段显示部分是由七个分段显示图案121a-121g构成的。分段显示图案121a-121g具有覆盖了分段显示图案的边缘并且沿着这些边缘形成的条形黑膜122a-122g。黑膜122a-122g用阴影线表示。在该例中，黑膜122a-122g中的每一个的宽度都为20微米。

例如，黑膜122a被形成为重叠于在宽度方向上从分段显示图案121a的边缘向其内部区域10微米且向其外部区域10微米的区域上。类似地，其它黑膜122b-122g被形成为重叠于从分段显示图案121b-121g的边缘到其内部和外部区域10微米的区域上。

图32是示出了3位七段显示部分的显示状态的示意性平面图，3位中的每一位都有上述黑膜。将参照图35在“背景技术”部分中描述的显示状态的例子称为第五比较例。与第五比较例类似，该实施方式的显示状态由3位七段显示部分示出了黑色背景下白色显示的“321”。

在该实施方式中，黑膜122仅形成在每个分段显示图案的边缘附近，并没有形成在背景中，但露出了液晶层。黑色背景(由阴影线表示)的透射率不是黑膜的透射率，而是液晶层的透射率。

因此，黑色显示的每个分段(由阴影线表示)的透射率几乎等于背景的透射率。借助这种结构，可以比在整个背景中形成黑膜的第五比较例更好地抑制黑色显示分段显示暗淡的现象。也就是说，可以抑制将由黑膜导致的串扰。

为了消除将由黑膜导致的串扰，可以考虑这样一种方法，借助该方法在整个背景中形成了透射率与黑色显示分段显示图案类似的黑膜。然而，显示图案的透射率随着视角而变化，因此难以在宽视角范围内抑制显示图案与背景之间的透射率差异。

在该实施方式中，黑膜仅形成在每个分段显示图案的边缘附近，背景将类似于显示图案的液晶层露了出来。因此，较之黑膜形成在整个背景中的情况，即使视角变化，显示图案和背景的透射率也会类似地变化。因此，可以在宽视角范围内抑制显示图案与背景的透射率差异。

一般来讲，垂直配向型液晶显示单元的黑色显示部分可以在宽视角范围内维持低透射率。因此，该实施方式的液晶显示单元能够抑制黑色显示图案与背景之间的透射率差异，同时在宽视角范围内维持黑色显示图案和背景的低透射率。

而且，在该实施方式的液晶显示单元中，可以借助形成于分段显示图案的边缘附近的黑膜来抑制边缘附近的光透射。

考虑从第十实施方式的液晶显示单元中省去黑膜的第六比较例的液晶显示单元。将描述第六比较例的液晶显示单元中边缘附近的光透射。通过施加低于用于白色显示的开电压的关电压，形成了在常黑显示的液晶显示单元的简单矩阵驱动下的黑色显示的显示图案。

图33C为第六比较例的液晶显示单元的示意性截面图，示出了电场的方向。虚线表示了分段电极103与公共电极108之间的电场的方向。公共电极108如此之宽，以至于包括了显示屏中的分段电极103，并且分段电极和公共电极的边缘没有重合。分段电极103的边缘130限定了显示图案的边缘E。

在显示屏中比分段电极103的边缘130向内足够多的部分中，电场平行于基板(上基板109或者下基板102)的法向。然而，在边缘130附近的区域中，产生了相对于基板法向倾斜的倾斜电场。

在施加了关电压的情况下，虽然在电场平行于基板法向的区域中，液晶分子没有移动从而维持了初始垂直配向，但是在边缘130附近的区域131中，液晶分子在倾斜电场的影响下产生了移动。因此在边缘130附近的区域131中发生了光透射。

图34C为没有形成黑膜的第六实施方式的液晶显示单元的黑色显示的照片。沿着显示图案的边缘发生了光透射。

图33A为第十实施方式的液晶显示单元的示意性截面图，示出了在施加了关电压的情况下的电场的方向。与第六比较例类似，在分段电极103的边缘130的附近产生了倾斜电场。然而，在第十实施方式中，形成有覆盖了显示屏中可能发生光透射的边缘130附近的区域131的黑膜104。借助黑膜104遮蔽了在没有形成黑膜104的情况下可能导致光透射的光。

图34A为具有覆盖了显示图案的边缘并且沿着该边缘形成的条形黑膜的第十实施方式的液晶显示单元的黑色显示的照片。黑膜的宽度为20微米。黑膜在从显示图案的边缘到其内部区域和外部区域10微米的区域中重叠于显示图案上。在显示图案的边缘附近几乎观察不到光透射。

接下来将描述第十一实施方式的液晶显示单元。在第十实施方式中，黑膜被形成为从显示图案的边缘到其内部和外部区域重叠。在第十一实施方式中，黑膜被形成为沿着显示图案的边缘仅在显示图案的内部区域中重叠于显示图案上。

图33B为第十一实施方式的液晶显示单元的示意性截面图，示出了在施加了关电压的情况下的电场的方向，而图33C示出了黑色显示的照片。如图33B所示，在第十一实施方式中，在以显示图案的边缘130作为起点比边缘130更靠内的区域中形成了黑膜104B。显示图案的边缘E和黑膜104B的边缘在显示屏内重叠(显示图案的边缘E和黑膜104B在显示屏内接触)。

在图34B所示的照片例子中，黑膜的宽度被设定为10微米。较之在显示图案的内部区域和外部区域都形成有黑膜的第十实施方式，可以在一定程度上观察到光透射。然而，较之没有形成黑膜的第六比较例，可以显著地改善光透射。

假定光透射仅发生在显示图案中比边缘更靠内的区域中，那么与图34A所示的第十实施方式的例子类似，在图34B所示的第十一实施方式的照片例子中也几乎观察不到光透射。还假定光透射仅发生在显示图案中比边缘更靠外的区域中，那么与图34C所示的第六比较例的照片的例子类似，在图34B所示的第十一实施方式的照片的例子中也可以观察到所有光透射的发生。

根据光透射在图34B所示的第十一实施方式的照片例子中比在图34A所示的第十实施方式的照片例子中增大更多的结果，以及光透射在图34B所示的第十一实施方式的照片例子中比在图34C所示的第六比较例的照片的例子被改进更多的结果，可以认为，光透射同时发生在比显示图案的边缘更靠内和更靠外的区域中。

根据以上观察可以理解，即使黑膜形成在比显示图案的边缘更靠内和更靠外的区域的中的一个中，也可以有效地遮蔽边缘附近的光透射。如果黑膜同时形成在比显示图案的边缘更靠内的区域和更靠外的区域内，则可以更有效地遮蔽光透射。

如果将重叠在比显示图案的边缘更靠内的区域或者更靠外区域上的黑膜的宽度设定为5微米，则尽管无法获得宽度为10微米的遮蔽效果，但是较之没有黑膜的情况，还是能够明确地抑制光透射。因此优选的是，将重叠于比显示图案的边缘更靠内的区域或者更靠外区域上的黑膜的宽度设定为5微米或者更宽。即使将重叠于比显示图案的边缘更靠内的区域或者更靠外区域上的黑膜的宽度设定为宽于10微米，遮蔽效果的程度也与宽度为10微米的遮蔽效果相同。

将黑膜的宽度设定得过宽并不是优选的，因为黑膜本身是可以视觉识别的。已经研究了各种宽度，并且已经确认，显示屏内的黑膜的总宽度优选地不宽于50微米。

如到目前为至所描述的那样，通过使用沿着显示图案的边缘的条形遮光膜，能够比例如在整个背景中形成了遮光膜的情况更好地抑制视觉状态显示了黑色显示的显示图案与黑色显示的背景的不同透射率的现象。

此外，通过使用沿着显示图案边缘的条形遮光膜，能够遮蔽将会在黑色显示的显示图案的边缘附近形成的光透射。如果遮光膜的宽度充分窄(如大约20微米)，就可以使遮光膜本身在视觉上无法识别。

虽然以垂直配向型液晶显示单元为例描述了多个实施方式，但是也可以使用其它类型的液晶显示单元，如TN、STN等水平配向型液晶显示单元。实施方式中的技术对于在黑色显示过程中(比如在简单矩阵驱动下的常黑显示过程中)将电压施加给显示图案的液晶显示单元是有效的。也就是说，通过使用沿着显示图案边缘的条形遮光膜来代替在整个背景中形成的遮光膜，可以减小背景与黑色显示图案之间的透射率差异。此外，通过使用沿着显示图案边缘的条形遮光膜，可以遮蔽黑色显示图案的边缘附近的光透射。而且在TN、STN等内，由于倾斜电场的缘故，可能会发生将由边缘附近的定向紊乱导致的光透射。

虽然已经结合这些实施方式描述了本发明，但是本发明并不限于这些实施方式。例如，对于本领域的技术人员显而易见的是，可以进行各种修改、改进、组合等。

本申请基于并且要求2007年9月28日递交的日本专利申请第2007-254784号、2007年11月29日递交的第2007-308631号和2007年12月25日递交的第2007-332292号的优先权，此处通过引用将这些专利申请的内容并入。

Claims (7)

1.一种液晶显示单元，该液晶显示单元包括：

一对相对的基板；

形成在每个所述基板的相对表面侧上的电极图案；

形成在每个所述基板上并覆盖所述电极图案的垂直配向膜；

夹在所述基板之间的液晶层；和

形成在所述基板上与所述液晶层的一侧相对的侧上的一对偏振片，

其中，所述电极图案的重叠区域构成显示区域，

所述显示区域的边缘由两个电极图案的边缘限定，并且

所述显示区域的边缘包括与所述偏振片轴向和垂直于所述轴向的方向之一平行的Z形图案，并且

其中，所述液晶显示单元的类型是无源矩阵型。

2.根据权利要求1所述的液晶显示单元，其中，所述一对偏振片的轴向为正交尼科尔设置。

3.根据权利要求2所述的液晶显示单元，其中，假定向右方向为0度且逆时针方向为正，则所述一对偏振片的轴向中的一个为45度，另一个为135度。

4.根据权利要求1所述的液晶显示单元，其中，所述Z形图案是以2微米到40微米的间距形成的。

5.根据权利要求1所述的液晶显示单元，其中，

所述一对偏振片的轴向为正交尼科耳设置，并且

所述电极图案包括分别形成在所述基板中的一个和所述基板中的另一个上的分段电极和公共电极，构成所述电极图案的一侧是平行或者垂直于所述偏振片的轴向的Z形图案，由所述分段电极和所述公共电极限定的像素边缘平行或者垂直于所述偏振片的轴向。

6.根据权利要求5所述的液晶显示单元，该液晶显示单元还包括设置在所述电极图案中与所述像素的边缘相对应的部分中的切割线，并且所述切割线的长度为所述像素的边缘的长度的约1/5。

7.根据权利要求6所述的液晶显示单元，其中，所述切割线是与所述电极图案的边缘分离形成的缝隙。

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