CN1185519C - 液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

有设在第1基板和第2基板间的垂直配向型液晶层、多个分别由设在第1基板靠近液晶层那一侧的第1电极和设在第2基板隔着液晶层面对第1电极的第2电极规定的像元区，第1基板在每个像元区内拥有：显现让多个分别在加电压时呈放射状倾斜配向的液晶畴形成在液晶层内的配向限制力的第1配向限制构造；第2基板在对应于多个液晶畴的至少一个的区域有显现让液晶分子至少在加电压时呈放射状倾斜配向的配向限制力的第2配向限制构造。

Description

液晶显示器件
本发明涉及液晶显示器件，特别是视角特性广、显示质量高的液晶显示器件。
近年来，个人用电脑的显示器、携带信息终端机的显示部上的显示器都采用又轻又薄的液晶显示器件，但现有的扭曲向列型(TN型)、超扭曲向列型(STN型)液晶显示器件的缺点是视野角较窄。人们也作了各种各样的技术开发，以求解决这一问题。
用以改善TN型、STN型液晶显示器件的视角特性的代表性技术方式，有：添加光学补偿板这样的方式，还有横电场方式，即将平行于基板表面的水平方向的电场加到液晶层上，且近年来这种横电场方式的液晶显示器件已经进入大量生产阶段，备受青睐。其它技术，有以负介电各向异性的向列相液晶材料作液晶材料，以垂直配向膜作配向膜的DAP(deformationof vertical aligned phase)，它是电控双折射(ECB：electricallycontrolled birefringence)方式中之一，是利用液晶分子的双折射性来控制透光率的。
然而，尽管横电场方式是广视角化技术中一种有效的方式，但和普通的TN型的制造工艺相比，它的生产容限极窄，而难以使生产稳定地进行下去。这是因为基板间间隙大小的不一及偏光板的透过轴(偏光轴)方向从液晶分子配向轴的偏离，对显示亮度、对比度影响很大的缘故。而要想高精度地控制二者以进行稳定的生产，还需要进一步地进行技术开发。
还有，为在DAP方式的液晶显示器件中实现没有不均匀的均匀显示，必须对配向进行控制。摩擦配向膜的表面而对配向进行处理的方法是配向控制配向方法中之一，然而，若对垂直配向膜施加摩擦处理，所显示的图像中就容易出现摩擦筋条，也就不适合批量生产了。
人们还研究了一种不用摩擦处理却能控制配向的方法，即在电极上形成一个缝隙(开口)而产生倾斜电场，通过该倾斜电场来控制液晶分子的配向方向(例如，日本国公开专利公报特开平6-301036号公报和特开平2000-47217号公报)。然而，本案发明人的研究结果表明：在上述公报中所述的方法下，对应着电极上的开口的那些液晶层区域的配向状态未被确定下来，液晶分子配向的连续性也就不够好，结果难以在整个像元上取得稳定的配向状态，最终是造成显示不均匀。
本发明就是为解决上述问题而开发出来的，其目的在于：提供一种视角特性广、显示质量高的液晶显示器件。
本发明的液晶显示器件，它拥有第1基板、第2基板、设在上述第1基板和上述第2基板之间的垂直配向型液晶层，有多个分别由设在上述第1基板靠近上述液晶层那一侧的第1电极和设在上述第2基板上且隔着上述液晶层而面向上述第1电极的第2电极规定的像元区，且上述第1基板在上述多个像元区中的每一个像元区内拥有显现让多个分别在施加电压的状态下呈放射状倾斜配向的液晶畴形成在上述液晶层内的配向限制力的第1配向限制构造；上述第2基板在对应于上述多个液晶畴中的至少一个液晶畴的那一区域拥有显现让上述至少一个液晶畴内的液晶分子至少在施加电压的状态下呈放射状倾斜配向的配向限制力的第2配向限制构造，由此而达成上述目的。
最好是，将上述第2配向限制构造设在对应于上述至少一个液晶畴中央附近的那一区域。
最好是，在上述至少一个液晶畴内，由上述第2配向限制构造带来的配向限制方向与由上述第1配向限制构造带来的放射状倾斜配向的方向一致。
上述第1电极可拥有多个单元实部，上述第1配向限制构造可由上述多个单元实部构成，这样，当在上述第1电极和上述第2电极之间施加电压的时候，就在上述多个单元实部的周围产生倾斜电场，结果在对应于上述多个单元实部的那些区域形成上述多个液晶畴。
最好是，上述多个单元实部中的每一个单元实部的形状都具有旋转对称性；还有，最好是，将上述多个单元实部布置成它们在像元区内具有旋转对称性。
上述多个单元实部中的每一个单元实部都为角被锐角化的形状。
上述第1电极可拥有至少一个开口和实部，上述第1配向限制构造由上述第1电极上的上述至少一个开口及实部构成，这样，当在上述第1电极和上述第2电极之间施加电压的时候，就在上述第1电极上的上述至少一个开口的边缘产生倾斜电场，而在对应于上述至少一个开口及实部的区域，形成上述多个液晶畴。
上述第1基板，还可拥有被设在上述第1电极远离上述液晶层那一侧的介电层，和隔着上述介电层而面向上述第1电极上的上述至少一个开口的至少一部分的第3电极。
上述至少一个开口含有多个实质上形状相同、大小相等的开口，最好是，上述多个开口中的至少一部分形成至少一个被布置成具有旋转对称性的单元格子；最好是，上述多个开口中上述至少一部分开口的每一个开口的形状都具有旋转对称性。
可以将上述第2配向限制构造设在对应于上述多个液晶畴中的每一个液晶畴的那一区域，或者，将上述第2配向限制构造仅设在上述多个液晶畴中对应于形成在对应于上述第1电极上的上述实部的区域的液晶畴的那一区域。
上述第2配向限制构造，也可在不施加电压的状态下显现使液晶分子呈放射状倾斜配向的配向限制力，例如，上述第2配向限制构造可为突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的凸起。上述液晶层的厚度可由突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的上述凸起来规定。最好是，上述凸起具有和上述第2基板的基板面所成的角度不到90°的侧面。或者，上述第2配向限制构造包含设在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的水平配向性表面。
上述第2配向限制构造，可仅在施加电压的状态下显现使液晶分子呈放射状倾斜配向的配向限制力，例如，上述第2配向限制构造可包含设在上述第2电极上的开口。
本发明的又一液晶显示器件，它拥有第1基板、第2基板、设在上述第1基板和上述第2基板之间的垂直配向型液晶层，有多个分别由设在上述第1基板靠近上述液晶层那一侧的第1电极和设在上述第2基板上且隔着上述液晶层而面朝上述第1电极的第2电极规定的像元区，且上述第1电极在上述多个像元区中的每一个像元区内，拥有多个开口和多个分别被上述多个开口中之至少一部分开口包围起来的单元实部；上述第2基板在对应于上述多个单元实部及上述多个开口中至少一个单元实部的那一区域拥有配向限制构造，由此而达成上述目的。
最好是，上述多个单元实部中的每一个单元实部的形状都具有旋转对称性；还有，最好是，将上述多个单元实部布置成它们在像元区内具有旋转对称性。
最好是，将配向限制构造设在对应于上述多个单元实部及上述多个开口中之上述至少一个的中央附近的那一区域。
上述配向限制构造，可为突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的凸起。上述液晶层的厚度可由突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的上述凸起来规定。最好是，上述凸起具有和上述第2基板的基板面所成的角度不到90°的侧面。
上述配向限制构造可包含设在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的水平配向性表面。
上述配向限制构造可包含设在上述第2电极上的开口。
下面，为对附图的简单的说明。
图1(a)及图1(b)示意地示出了本发明所涉及的包括第1配向限制构造的液晶显示器件100中一个像元区的构造，图1(a)为上面图，图1(b)为沿图1(a)中的1B-1B’线剖开后的剖面图。
图2(a)及图2(b)示出了将电压施加到液晶显示器件100中的液晶层30上时的状态，图2(a)示意地示出了配向开始变化的状态(接通初始状态)；图2(b)示意地示出了正常状态。
图3(a)～图3(d)示意地示出了电力线和液晶分子的配向之间的关系。
图4(a)～图4(c)示意地示出了沿液晶显示器件100的基板法线方向观察时，所观察到的液晶分子的配向状态。
图5(a)～图5(c)示意地示出了液晶分子呈放射状倾斜配向的一个例子。
图6(a)及图6(b)为本发明所涉及的液晶显示器件中所用的另一像元电极的上面示意图。
图7(a)及图7(b)为本发明所涉及的液晶显示器件中所用的又一像元电极的上面示意图。
图8(a)及图8(b)为本发明所涉及的液晶显示器件中所用的又一像元电极的上面示意图。
图9(a)及图9(b)为本发明所涉及的液晶显示器件中所用的又一像元电极的上面示意图。
图10(a)图10(b)为本发明所涉及的液晶显示器件中所用的像元电极上的单元实部的角的上面示意图。
图11(a)为一曲线图，示出了在拥有图8(b)中所示的像元电极的液晶显示器件及拥有图9(b)中所示的像元电极的液晶显示器件中，透光率是如何随偏光板的偏光轴的角度变化的；图11(b)示意地示出了0°时，偏光轴的配置情况。
图12为本发明所涉及的液晶显示器件中所用的又一像元电极的上面示意图。
图13(a)及图13(b)为本发明所涉及的液晶显示器件中所用的又一像元电极的上面示意图。
图14(a)为图1(a)所示的图案下的单元格子的示意图，图14(b)为图12所示的图案下的单元格子的示意图，图14(c)为一曲线，示出了间距p和实部面积比之间的关系。
图15(a)及图15(b)示意地示出了本发明所涉及的包括第1配向限制构造的液晶显示器件200中一个像元区的构造，图15(a)为上面图，图15(b)为沿图15(a)中的15B-15B’线剖开后的剖面图。
图16(a)～图16(d)为示意图，用以说明液晶分子30a的配向和让液晶分子垂直配向的表面的形状之间的关系。
图17(a)及图17(b)示出了将电压施加到液晶显示器件200中的液晶层30上时的状态，图17(a)示意地示出了配向开始变化的状态(接通初始状态)；图17(b)示意地示出了正常状态。
图18(a)、图18(b)及图18(c)分别为开口和凸起的配置关系互不相同的液晶显示器件200A、200B及200C的剖面示意图。
图19示意地示出了液晶显示器件200的剖面结构，为沿图15(a)中的19A-19A’线剖开后的剖面图。
图20(a)及图20(b)示意地示出了液晶显示器件200D中一个像元区的构造，图20(a)为上面图，图20(b)为沿图20(a)中的20B-20B’线剖开后的剖面图。
图21(a)、图21(b)及图21(c)示意地示出了拥有双层构造电极的液晶显示器件300中一个像元区的剖面结构，图21(a)示出了不施加电压时的状态；图21(b)示出了配向开始变化的状态(接通初始状态)；图21(c)示出了正常状态。
图22(a)、图22(b)及图22(c)示意地示出了拥有双层构造电极的另一液晶显示器件400中一个像元区的剖面结构，图22(a)示出了不施加电压时的状态；图22(b)示出了配向开始变化的状态(接通初始状态)；图22(c)示出了正常状态。
图23示意地示出了拥有双层构造电极的另一液晶显示器件500中一个像元区的剖面结构。
图24(a)到图24(e)为拥有第2配向限制构造28的对面基板600b的示意图。
图25(a)及图25(b)为拥有第1配向限制构造及第2配向限制构造的液晶显示器件600的示意图，图25(a)为上面图，图25(b)为沿图25(a)中的25B-25B’线剖开后的剖面图。
图26(a)、图26(b)及图26(c)示意地示出了液晶显示器件600中一个像元区的剖面结构，图26(a)示出了不施加电压时的状态；图26(b)示出了配向开始变化的状态(接通初始状态)；图26(c)示出了正常状态。
图27(a)及图27(b)示意地示出了拥有第1配向限制构造及第2配向限制构造的又一液晶显示器件700，图27(a)为上面图，图27(b)为沿图27(a)中的27B-27B’线剖开后的剖面图。
图28(a)、图28(b)及图28(c)示意地示出了液晶显示器件700中一个像元区的剖面结构，图28(a)示出了不施加电压时的状态；图28(b)示出了配向开始变化的状态(接通初始状态)；图28(c)示出了正常状态。
图29(a)、图29(b)及图29(c)示意地示出了拥有第1配向限制构造及第2配向限制构造的又一液晶显示器件800中一个像元区的剖面结构，图29(a)示出了不施加电压时的状态；图29(b)示出了配向开始变化的状态(接通初始状态)；图29(c)示出了正常状态。
图30(a)及图30(b)为拥有起间隙粒子(spacer)作用的凸起的液晶显示器件900的示意图，图30(a)为上面图，图30(b)为沿图30(a)中的30B-30B’线剖开后的剖面图。
图31(a)及图31(b)示意地示出了液晶显示器件900中一个像元区的剖面结构，图31(a)示出了不施加电压时的状态；图31(b)示出了配向开始变化的状态(接通初始状态)；图31(c)示出了正常状态。
图32为其侧面与基板面间所成的倾斜角大大超过了90°的凸起的剖面示意图。
图33为一剖面示意图，示出了的是起间隙粒子作用的凸起的一个变形例。
本发明的实施例
首先，说明本发明的液晶显示器件的每一个构成要素的基本功能。
在本发明的液晶显示器件中，一对其间夹着垂直配向型液晶层的基板中的一个基板，在每一个像元区内拥有显现能形成多个分别在施加电压的状态下呈放射状倾斜配向状态(也称其为轴对称配向)的液晶畴的配向限制力的第1配向限制构造；另一个基板，至少在对应于多个液晶畴中之一个液晶畴的那一区域拥有显现至少在施加电压的状态下让液晶分子呈放射状倾斜配向的配向限制力的第2配向限制构造。这样，因第1配向限制构造和第2配向限制构造所显现的配向限制力至少在施加电压的状态下作用在液晶分子上，故与仅拥有第1配向限制构造的结构相比，形成在液晶层中的液晶畴的放射状倾斜配向很稳定。
本发明的液晶显示器件中所拥有的较合适的第1配向限制构造，由一对向像元区中的液晶层施加电压的电极中的一个电极构造构成。一个电极中拥有多个单元实部，且当电压施加到这一对电极间之时，会在多个单元实部的周围产生倾斜电场，由此而在对应于多个单元实部的那些区域形成多个液晶畴。换句话说，确定好一个电极的外形，以便当电压加到一对电极间之时，在一个电极的周围产生倾斜电场而形成多个呈放射状倾斜配向的液晶畴。
需提一下，我们称电极内导电膜存在的那一部分为实部，且称实部内产生形成一个液晶畴的电场的部分为“单元实部”。比较典型的是实部由连续的导电膜形成。
最好是，让多个单元实部中的每一个单元实部的形状都具有旋转对称性。若单元实部的形状具有旋转对称性，则所形成的液晶畴的放射状倾斜配向就会成为具有旋转对称性的配向，亦即成为轴对称配向，而使视角特性得以提高。
本发明的液晶显示器件中所拥有的另一合适的第1配向限制构造为这样的一个电极构造，即一对向像元区中的液晶层施加电压的电极中的一个电极，拥有至少一个开口(电极内导电膜不存在的那一部分)和实部(电极内开口以外的部分，即导电膜存在的那一部分)。比较典型的是实部包括上述单元实部。因在一个电极上形成开口以后，就可在一个像元区内形成2维排列的单元实部(例如4个)，故和不在电极上形成开口而通过将电极的外形确定为某一形状来形成单元实部(例如2个)那样的情形相比，形成的液晶畴会增多。
需提一下，可以形成开口，以做到：在对应于电极的开口的那些区域也能形成呈放射状倾斜配向的液晶畴，但并非一定要这么做。因为只要对应于实部(单元实部)形成呈放射状倾斜配向的液晶畴，就是对应于开口而形成的液晶畴不呈放射状倾斜配向，像元区内的液晶分子的配向也是连续的，故对应于实部而形成的液晶畴的放射状倾斜配向很稳定。特别是，在开口面积很小的情况下，形成在开口的液晶畴对显示就不起什么作用，故即使在对应于开口的那些区域不形成呈放射状倾斜配向的液晶畴，也不会出现显示质量下降的问题。
在不施加电压的状态下液晶层处于垂直配向状态；而在施加电压的状态下，形成了多个由于产生在电极的开口边缘上的倾斜电场的作用而呈放射状倾斜配向的液晶畴。垂直配向型液晶层为一液晶分子在不施加电压的状态下实质上垂直于基板面配向的液晶层，比较典型的是它由具有负介电各向异性的液晶材料构成，并由设置在它两侧的垂直配向膜来限制它的配向。
向上述一对电极施加电压以后，就会在垂直配向型液晶层产生倾斜电场，在该倾斜电场的作用下而形成的液晶畴，又会形成在对应于电极的开口及实部的那一区域。这些液晶畴的配向状态随电压而发生变化，显示就是这样获得的。因每一个液晶畴都呈放射状倾斜配向(轴对称配向)，故显示质量对视角的依赖性就小，视角特性就广。
还有，因形成在开口的液晶畴和形成在实部的液晶畴，是在产生在开口边缘上的倾斜电场的作用下形成的，故它们相邻着交替着出现，且相邻的液晶畴之间的液晶分子的配向实质上是连续的。这样，就不会在形成在开口的液晶畴和形成在实部的液晶畴之间产生向错(disclination)，也就没有了由它而造成的显示质量的下降，液晶分子的配向稳定性也高。
因若采用上述的电极构造，液晶分子就不仅会在对应于电极的实部的那一区域呈放射状倾斜配向，还会在对应于开口的那一区域呈放射状倾斜配向，故和上述已往的液晶显示器件相比，液晶分子配向的连续性很高，而实现了稳定的配向状态，结果显示细致均匀、不粗糙。特别是，为实现良好的响应特性(很快的响应速度)，有必要让用以控制液晶分子配向的倾斜电场作用在很多液晶分子上。因而，也就有必要形成很多开口(边缘)。因在本发明的液晶显示器件中，对应于开口形成了呈稳定的放射状倾斜配向的液晶畴，故即使为改善响应特性而形成很多开口，也能抑制由它而造成的显示质量的下降(不均匀的发生)。
至少让多个开口中的一部分开口实质上形状相同、大小相等，且由它们至少形成一个具有旋转对称性的单元格子。这样，就能以很高的对称性且以单元格子为单元布置多个液晶畴，而可提高显示质量对视角的依赖性。再就是，若将整个像元区分割成许多单元格子，那么，就可使液晶层在整个像元区的配向很稳定。例如，排列好每一个开口，以使开口的中心构成正方格子。需提一下，在用象辅助电容布线那样的不透明构成要素分割一个像元区的情况下，只要在每一个对显示起作用的区域布置单元格子即可。
若使多个开口中的至少一部分开口(典型的为形成单元格子的开口)中的每一个开口的形状，为具有旋转对称性的形状，就可提高形成在开口的液晶畴的放射状倾斜配向的稳定性。例如，使每一个开口的形状(从基板法线方向看去时的形状)为圆形、正多角形(例如正方形)。需提一下，也可以根据像元的形状(纵横比)等，使开口为不具有旋转对称性的形状(例如椭圆)等。再就是，若使实质上被开口包围起来的实部的区域(“单元实部”)的形状具有旋转对称性，那么，就可提高形成在实部的液晶畴的放射状倾斜配向的稳定性。例如，在布置开口以便能形成正方格子的情况下，可以使开口的形状近似为星形、十字形等，可以使实部的形状近似为圆形、正方形等。当然，也可以使开口及实质上被开口包围起来的实部的形状都近似为正方形。
为使形成在电极上开口处的液晶畴的放射状倾斜配向很稳定，最好是形成在开口处的液晶畴近似为圆形。换句话说，设计开口的形状时，做到让形成在开口处的液晶畴近似为圆形即可。
当然，为使形成在电极的实部的液晶畴的放射状倾斜配向很稳定，最好是实质上被开口包围起来的实部区域近似为圆形。形成在由连续着的导电膜形成的实部上的某一个液晶畴，是对应着实质上由多个开口包围起来的实部区域(单元实部)而形成的。因此，决定开口的形状及其布置情况时，做到让该实部区域(单元实部)的形状近似为圆形即可。
在上述任一种情况下，都是最好在每一个像元区形成在电极上的开口的面积之和小于实部的面积。因实部的面积越大，直接受由电极产生的电场的影响的液晶层的面积(即在从基板法线方向看去的那一平面内的面积)就越大，故随加在液晶层上的电压值而变的光学特性(如透光率)就会提高。
到底是采用开口近似为圆形的结构，还是采用单元实部近似为圆形的结构，最好是看在哪一个结构下可以使实部的面积更大来决定。至于哪一个结构更理想，则要依像元间距做出适当的选择。比较典型的是，在间距约超过25μm的情况下，最好是形成让实部近似为圆形的开口；而在间距约在25μm以下的情况下，又最好是开口近似为圆形。
在上述一对电极中的一个电极上形成开口的电极构造下，有时，会因施加给对应于开口的那一区域上的液晶层的电压不够大，而得不到足够大的相位变化，结果发生光的利用效率下降的问题。若在这样的情况下，在形成有开口的那一电极远离液晶层的那一侧形成介电层，再隔着该介电层形成面对至少与电极上之开口中之一部分的另一电极(双层构造电极)，那么，就能给对应于开口的液晶层施加足够大的电压，从而可提高光的利用效率、响应特性等。
若仅在一个基板上形成上述电极构造(即第1配向限制构造)，则当应力加在液晶层上而造成放射状倾斜配向混乱以后，该已混乱了的配向状态在电场效应的作用下得以维持，而被观察者误认为是残像。而在本发明的液晶显示器件中，不仅具有第1配向限制构造，还在另一个基板上形成了第2配向限制构造，这样，来自第1配向限制构造和第2配向限制构造的配向限制力就至少在施加电压的状态下作用在液晶畴内的液晶分子上，结果，液晶畴的放射状倾斜配向比仅具有第1配向限制构造的时候要稳定，由于应力而造成的显示质量的下降也得到了抑制。
因若使第2配向限制构造形成在对应于由于第1配向限制构造而形成的呈放射状倾斜配向的液晶畴的中央附近的那一区域，就能固定住放射状倾斜配向的中心轴的位置，故能有效地提高放射状倾斜配向的抗应力性。
若把由第2配向限制构造规定的配向限制方向设定得与由于第1配向限制构造而形成的放射状倾斜配向的方向一致，配向的连续性及稳定性就会提高，显示质量和响应特性也就会随之提高。
只要第2配向限制构造至少在施加电压的状态下发挥配向限制力，就能得到使配向稳定化的效果，若采取在不施加电压的状态下也能发挥配向限制力的结构，那么就不管施加电压的大小如何，都能得到使配向稳定的好处。然而，因使用的是在不施加电压的状态下液晶分子实质上垂直于基板面配向的垂直配向型液晶层，故若在不施加电压的状态下采用显现配向限制力的第2配向限制构造，显示质量有可能会下降。但是，如后所述，因即使第2配向限制构造的配向限制力较弱也能收到效果，故即使它为一第2配向限制构造的大小和像元相比很小的构造，也能使配向足够稳定，这样的话，有时候，在不施加电压时，显示质量的下降实际上是不会造成什么问题的。也有根据液晶显示器件的用途(例如，从外部施来的应力的大小)、电极的结构(来自第1配向限制构造的配向限制力的强弱)形成能显现较强的配向限制力的第2配向限制构造的时候。这时，还可以形成遮光层来抑制由于第2配向限制构造造成的显示质量的下降。
还有，若来自第2配向限制构造的配向限制力仅波及到由于第1配向限制构造而形成的呈放射状倾斜配向的液晶畴内的液晶分子上，就能使液晶畴的放射状倾斜配向很稳定。特别是，若在对应于液晶畴的中央附近的那一区域形成第2配向限制构造，便有固定放射状倾斜配向的中心轴的位置的效果。因所需第2配向限制构造显现的配向限制力比来自第1配向限制构造的配向限制力弱，故可使第2配向限制构造多样化。
若采用上述的具有开口的电极构造作第1配向限制构造，液晶畴就会形成在开口及实部这两部分上。若对应于所形成的每一个液晶畴形成第2配向限制构造，便会使所有的液晶畴的放射状倾斜配向都很稳定，而且，就是仅对对应于实部而形成的液晶畴形成第2配向限制构造，也能得到实用上足够的稳定性(抗应力性)。
特别是，和显现与形成在电极上的开口处的放射状倾斜配向一致的配向限制力的第2配向限制构造相比，显现与形成在电极上的实部的放射状倾斜配向一致的配向限制力的第2配向限制构造的制造工艺更简单，故从生产效率的角度来看，最好是形成显现与形成在电极的实部的放射状倾斜配向一致的配向限制力的第2配向限制构造。而且，这时最好是对应于所有的实部形成第2配向限制构造。不过，有时候，根据电极构造(开口的数量、布置情况)，仅对一部分实部形成这样的第2配向限制构造，就能得到实用所需的配向稳定性。这是因为形成在本发明的液晶显示器件中的液晶层上的放射状倾斜配向本质上是连续着的缘故。
为提高抗应力性，也可以在电极开口的内侧形成带有侧面的凸起，该侧面所具有的限制液晶层中的液晶分子的配向的配向限制力的方向和来自上述倾斜电场的配向限制方向一致。该凸起在基板的面内方向上的断面形状和开口的形状一样，且最好和上述开口的形状一样具有旋转对称性。不过，因配向受凸起侧面的配向限制力限制的液晶分子难以响应电压(相位差随电压变化极小)的变化，故侧面的配向限制力会成为导致显示对比度下降的一个主要原因。因此，最好是设定凸起大小、高度及数量时，要保证显示质量不下降。
本发明所涉及的液晶显示器件中的作为第1配向限制构造而起作用的电极构造中，上述具有开口的电极，例如为在每一个像元区都拥有TFT等开关元件的有源矩阵型液晶显示器件中的接在开关元件上的像元电极，而另一个电极至少为一个和上述多个像元电极面对着面的对面电极。这样，仅在隔着液晶层面对面而设的一对电极中的一个电极上形成开口，就能获得稳定的放射状倾斜配向。也就是说，利用已知的制造方法，在将导电膜图案化为像元电极的形状时修正光罩，以使开口能按我们所希望的布置并形成我们所希望的形状，就能制备出具有第1配向限制构造的液晶显示器件了。当然，也可以在对面电极上形成多个开口。还有，上述双层构造电极也可以利用已知的方法制备。
还有，本发明所涉及的液晶显示器件中的第2配向限制构造，例如，可以为突出在对面电极靠近液晶层那一侧的凸起；还可以为一包括设在对面电极靠近液晶层那一侧的水平配向性表面的结构；也可以为设在对面电极上的开口。在已知的方法下可将它们制造出来。
还有，本发明所涉及的液晶显示器件的结构，还可以是这样的：一对设置成其间夹着垂直配向型液晶层的基板中的一个基板，拥有在每一个像元区都包括多个实部和多个开口的电极；另一个电极在对应于多个单元实部及多个开口中之至少一个单元实部的区域拥有配向限制结构。
上述一个基板所拥有的电极的作用，为：在将电压施加到该电极和另一个基板所拥有的电极之间时，会在多个单元实部的周围形成倾斜电场，这样，就会在对应于多个单元实部的区域形成多个都呈放射状倾斜配向的液晶畴。当然，也可以使该电极为一保证呈放射状倾斜配向的液晶畴形成在对应于电极的开口的那一区域那样的结构。上述电极构造的作用和上述已说明的第1配向限制构造的作用一样。上述电极构造的理想结构也和上述第1配向限制构造的大致相同。例如，最好是多个单元实部中的每一个单元实部的形状都具有旋转对称性，并最好是布置多个单元实部，保证做到：它在像元区内具有旋转对称性。
因在其中的一个基板拥有上述构造的电极，而另一个基板却拥有配向限制构造的液晶显示器件中，由上述电极构造及配向限制构造规定的配向限制力至少在施加电压的状态下作用在液晶畴内的液晶分子上，故液晶畴的放射状倾斜配向很稳定，由于应力而导致的显示质量的下降也得以抑制。
上述配向限制构造的作用基本上和上述已说明的第2配向限制构造的作用一样。上述配向限制构造的理想结构也大致和上述第2配向限制构造的一样。例如，通过将配向限制构造设在对应于形成在上述电极的单元实部、开口的呈放射状倾斜配向的液晶畴的中央附近的那一区域，就能固定好放射状倾斜配向的中心轴的位置，故能有效地提高放射状倾斜配向的抗应力性。配向限制构造，例如，可为突出在另一个基板靠近液晶层的那一侧的凸起；也可为包括设在另一个基板靠近液晶层的那一侧的水平配向层的结构；还可以为设在另一个基板所拥有的电极上的开口。
下面，参考附图，对本发明所涉及的实施例中的液晶显示器件加以说明。
(第1配向限制构造)
首先，说明本发明的液晶显示器件中的合适的电极构造，即第1配向限制构造及其作用。
因本发明所涉及的液晶显示器件具有优良的显示特性，故本发明很适合被用在有源矩阵型液晶显示器件中。下面，以薄膜晶体管(TFT)有源矩阵型液晶显示器件为例说明本发明的实施例。但本发明并不限于此，它也可被应用到MIM有源矩阵型液晶显示器件、无源矩阵型液晶显示器件中。还有，下面，以透过型液晶显示器件为例说明本发明的实施例，但本发明并不限于此，它也可被用在反射型液晶显示器件中或者后述的透过反射两用型液晶显示器件中。
需提一下，在本案说明书中，称液晶显示器件中对应于“像元(pictureelement)”，即显示的最小单元的那一区域为“像元区”。在彩色液晶显示器件中，R、G、B像元对应着一个“像素(pixel)”，在有源矩阵型液晶显示器件中，像元区由像元电极和面对该像元电极的对面电极来确定；在无源矩阵型液晶显示器件中，像元区由排列成条状的列电极和与列电极正交的行电极相交叉而形成的每一个区域来确定。需提一下，严格说来，在形成有黑矩阵的结构中，像元区即为电压是根据应显示的状态而施来的区域中对应于黑矩阵的开口的那一区域。
参考图1(a)及图1(b)，说明本发明所涉及的具有第1配向限制构造的液晶显示器件100中的一个像元区的构造。以下，为简单起见，省略彩色过滤片、黑矩阵不示。还有，以下各图中，功能大致与液晶显示器件100中的构成要素相同的构成要素的表示符号，都和液晶显示器件100中所使用的符号一样，不再另作说明了。图1(a)为从基板法线方向观察时而观察到的上面图，图1(b)为沿图1(a)中的1B-1B’线剖开后的剖面图，图1(b)示出了未将电压施加到液晶层上的状态。
液晶显示器件100，由有源矩阵基板(以下称其为“TFT基板”)100a、对面基板(也叫“彩色过滤基板”)100b以及夹在TFT基板100a与对面基板100b之间的液晶层30构成。液晶层30中的液晶分子30a具有负介电各向异性，在TFT基板100a与对面基板100b靠近液晶层30那一侧的表面形成垂直配向层(未示)以后，在电压未施加到液晶层30的时候，液晶层30中的液晶分子30a的配向就垂直于垂直配向膜的表面，如图1(b)所示。也称这时为液晶层30处于垂直配向状态。不过，有时候，处于垂直配向状态的液晶层30中的液晶分子30a会由于垂直配向膜的种类、液晶材料的种类等而倾斜于垂直配向膜表面(基板表面)的法线方向。一般情况下，液晶分子轴(也称其为“轴方位”)与垂直配向膜表面所成的角度大约在85°以上的状态，就被称为垂直配向状态。
液晶显示器件100中的TFT基板100a拥有透明基板(例如玻璃基板)11和形成在它表面上的像元电极14。对面基板100b拥有透明基板(例如玻璃基板)21及形成在它表面的对面电极22。每一个像元区的液晶层30的配向状态，随加在中间隔着液晶层30且面对着面的像元电极14和对面电极22上的电压而变。显示就是利用透过液晶层30的光的偏光状态及量随液晶层30的配向状态的变化而变化这一现象来进行的。
液晶显示器件100中的像元电极14拥有多个开口14a和一个实部14b。开口14a指的是由导电膜(例如ITO膜)形成的像元电极14内导电膜被去除的那些部分；实部14b指的是导电膜存在的部分(开口14a以外的部分)。在每一个像元电极上形成多个开口14a，实部14b却基本上是一连续的导电膜。
布置多个开口14a而使它们的中心形成正方格子，实质上由其中心分别位于形成一个单元格子的4个格子点上的4个开口14a包围起来的实部14b’(也称其为“单元实部”)的形状近似为圆形。每一个开口14a为拥有4个四分之一的圆弧状的边(edge)，且在中心具有4次旋转轴的近似星形。需提一下，为使配向在整个像元区都很稳定，最好在像元电极14的端部也形成单元格子。因此，如图所示，最好是像元电极14的端部被图案化成大约相当于开口14a的二分之一(对应于边的区域)及开口14a的四分之一(相当于角的区域)那样的形状。需提一下，图1(a)中实线所示的正方形(正方格子的集合)示出了对应于现有的由单一的导电层而形成的像元电极的那一区域(外形)。
位于像元区中央部的开口14a实质上形状相同、大小相等。位于由开口14a形成的单元格子内的单元实部14b’近似为圆形，实质上也是形状相同、大小相等。相邻的单元实部14b’相互连在一起而构成了实质上起单一的导电膜作用的实部14b。
若将电压施加到结构如上所述的像元电极14和对面电极22之间，就会形成多个分别在开口14a边缘的倾斜电场的作用下呈放射状倾斜配向的液晶畴。在对应于每一个开口14a的区域及对应于每一个单元格子内的单元实部14b’的区域分别形成一个液晶畴。
这里列举的是在一个像元区形成多个开口14a的结构，不仅如此，就是仅形成一个开口，也能在一个像元区内形成多个液晶畴。我们来看一下图1(a)所示的由虚线分割成的4个单元构成的正方形区域并将它视为一个像元电极，那么，该像元电极就由一个开口14a及设置在其周围的4个单元实部14b’构成，在施加电压的时候，就形成5个呈放射状倾斜配向的液晶畴。
还有，即使不形成开口14a，也能在一个像元区内形成多个液晶畴。例如，我们来看一下两个相邻的单元并视它们为一个像元电极，那么，该像元电极就由2个单元实部14b’构成，尽管没有开口14a，施加电压时，也会形成2个呈放射状倾斜配向的液晶畴。因此，只要像元电极拥有至少在施加电压的时候形成多个呈放射状倾斜配向的液晶畴那样的单元实部(换句话说，那样的外形)，就能获得像元区内的液晶分子的配向连续性，故对应于单元实部14b’而形成的液晶畴的放射状倾斜配向就很稳定。
还有，虽然这里示出的是正方形的像元电极14，但像元电极14的形状并不仅限于此。因一般的像元电极14的形状近似矩形(包括正方形、长方形)，故可很有规律地布置开口14a而使其中心呈正方格子状。只要很有规律地布置开口14a(例如，象示例的那样的正方格子状)以便像元区的所有区域内都能形成液晶畴，那么，即使像元电极14的形状不为矩形，也能获得本发明的效果。
参考图2(a)及图2(b)，说明在上述倾斜电场的作用下形成液晶畴的原理。图2(a)及图2(b)示出的都是将电压施加给图1(b)所示的液晶层30时的状态，图2(a)示意地示出了液晶分子30a的配向随着施加到液晶层30上的电压开始改变的状态(接通初始状态)，而图2(b)则示意地示出了液晶分子30a的配向随所施加的电压而变到正常状态时的状态，图2(a)及图2(b)中的曲线EQ代表等电位线EQ。
在像元电极14及对面电极22电位相等(电压还没加到液晶层30上的状态)的时候，如图1(a)所示，像元区内的液晶分子30a的配向与两块基板11及21的表面垂直。
将电压加到液晶层30上以后，就形成由图2(a)所示的等电位线EQ(与电力线正交)所表示的电位梯度。在位于像元电极14上的实部14b及对面电极22之间的液晶层30内，该等电位线EQ平行于实部14b及对面电极22的表面；在对应于像元电极14的开口14a的那一区域，该等电位线EQ下陷；而在开口14a的边缘(开口14a上包括它的界线(外延)的内侧周围)EG上的液晶层30内，形成由该倾斜的等电位线EQ来表示的倾斜电场。
将使液晶分子30a配向而让它的轴方位平行于等电位线EQ(垂直于电力线)的扭矩作用在该具有负介电各向异性的液晶分子30a上。这样，如图2(a)中的箭头方向所示，右侧边缘EG上的液晶分子30a沿顺时针方向倾斜(旋转)，而左侧边缘EG上的液晶分子30a则沿逆时针方向倾斜(旋转)，结果，边缘EG上的液晶分子30a平行于等电位线EQ配向。
这里，参考图3(a)到图3(d)，详细地说明液晶分子30a的配向的变化情况。
在液晶层30上产生电场以后，将使具有负介电各向异性的液晶分子30a配向而使它的轴方位平行于等电位线EQ配向的扭矩就会作用在该液晶分子30a上。如图3(a)所示，产生由垂直于液晶分子30a的轴方位的等电位线EQ表示的电场以后，让液晶分子30a沿顺时针方向或者逆时针方向倾斜的扭矩以相同的几率作用在该液晶分子30a上。这样，在面对着面且平行布置着的平板型电极之间的液晶层30内，就既有接受顺时针方向的扭矩的液晶分子30a，也有接受逆时针方向的扭矩的液晶分子30a。结果，有时候，配向状态就不能很顺利地随加在液晶层30上的电压而变化。
如图3(b)所示，当如图2(a)所示那样，在本发明所涉及的液晶显示器件100中的开口14a的边缘EG上，产生由倾斜于液晶分子30a的轴方位的等电位线EQ所表示的电场(倾斜电场)以后，液晶分子30a就朝着为达到平行于等电位线EQ而倾斜量又较少的那一个方向(图示中为逆时针方向)倾斜；如图3(c)所示，位于产生由垂直于液晶分子30a的轴方位的那一方向的等电位线EQ所表示的电场的那一区域上的液晶分子30a，沿着与位于已倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a相同的方向倾斜，使得其配向方向和位于已倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a的配向连续起来(一致起来)；如图3(d)所示，当能使等电位线EQ形成为连续的凹凸形状的那一电场施来时，位于平坦的等电位线EQ上的液晶分子30a就这样配向，而使得它们的配向方向和由每一个位于已倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a而限制的配向方向一致。需提一下，“位于等电位线EQ上”意味着“位于由等电位线EQ表示的电场内”。
如上所述，配向从位于已倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a开始变化下去，达到正常状态时，就成为由图2(b)示意示出的配向状态。因位于开口14a中央附近的液晶分子30a受开口14a相对两侧的边缘EG上的液晶分子30a的配向的影响大致相同，故它们保持着垂直于等电位线EQ的配向状态，离开开口14a中央的那一区域的液晶分子30a则分别受离它们较近的那一边缘EG上的液晶分子30a的影响而倾斜，形成对称于开口14a的中心SA的倾斜配向。从垂直于液晶显示器件100的显示面的那一方向(垂直于基板11及21的表面的方向)看去，该配向状态为一液晶分子30a的轴方位相对开口14a的中心放射状配向的状态(未图示)。在本说明书中，称这样的配向状态为“放射状倾斜配向”；称相对同一个中心呈放射状倾斜配向的液晶层区域为液晶畴。
在对应于实质上由开口14a包围起来的单元实部14b’的区域也形成有液晶分子30a呈放射状倾斜配向的液晶畴。对应于单元实部14b’的那一区域上的液晶分子30a受开口14a边缘EG上的液晶分子30a的配向的影响，而呈对称于单元实部14b’的中心SA(与由开口14a形成的单元格子的中心相对应)的放射状倾斜配向。
形成在单元实部14b’的液晶畴的放射状倾斜配向和形成在开口14a的液晶畴的放射状倾斜配向是连着的，且都是为了能和开口14a边缘EG上的液晶分子30a的配向一致而配向着的。形成在开口14a的液晶畴内的液晶分子30a呈上侧(基板100b那一侧)开着口的锥状，形成在单元实部14b’的液晶畴内的液晶分子30a呈下侧(基板100a那一侧)开着口的锥状。就这样，因形成在开口14a的液晶畴及形成在单元实部14b’的液晶畴内所形成的放射状倾斜配向相互是连着的，故就不会在它们的分界处形成向错(配向缺陷)，也就不会有由于向错的产生而造成显示质量下降的问题了。
为改善液晶显示器件的显示质量在全方位上对视角的依赖性，最好是在每一个像元区内沿所有方位角方向中每一个方位角方向配向的液晶分子的存在几率具有旋转对称性，具有轴对称性就更好了。换句话说，最好将整个像元区内所形成的液晶畴布置成具有旋转对称性，将它们布置成具有轴对称性就更好了。但又并非一定要在整个像元区都具有旋转对称性，只要形成像元区的液晶层作被布置成具有旋转对称性(或者轴对称性)的液晶畴(例如，被布置成正方格子状的多个液晶畴)的集合体就可以了。因此，形成在像元区的多个开口14a也就并非一定要被布置成在整个像元区都具有旋转对称性，只要它们能够被作为排列成具有旋转对称性(或者是轴对称性)的开口(例如排列成正方格子的多个开口)的集合体而表现出来就可以了。当然，对实质上被多个开口14a包围起来的单元实部14b’的布置也是一样的。再就是，因最好是每一个液晶畴的形状都具有旋转对称性，具有轴对称性更好，故最好是每一个开口14a及单元实部14b’的形状也都具有旋转对称性，具有轴对称性就更好了。
需提一下，也有因加到开口14a中央附近的液晶层30上的电压不够，开口14a中央附近的液晶层30就对显示不起什么作用的时候。换句话说，有时候，即使开口14a中央附近的液晶层30的放射状倾斜配向多少乱一点(例如，即使中心轴偏离了开口14a的中心)，显示质量也不会下降。因此，只要将至少在对应于单元实部14b’而形成的液晶畴布置成具有旋转对称性就可以了，还可以将它们布置成具有轴对称性。
就象参考图2(a)及图2(b)所做的说明那样，本发明所涉及的液晶显示器件100中的像元电极14上有多个开口14a，在位于像元区的液晶层30内形成有由包括倾斜区域的等电位线EQ来表示的电场。液晶层30内的不施加电压时处于垂直配向状态的负介电各向异性液晶分子30a，以位于倾斜等电位线EQ上的液晶分子30a的配向变化为触发力而改变它们的配向方向，而在开口14a及实部14b形成呈稳定的放射状倾斜配向的液晶畴。该液晶畴中的液晶分子的配向随加在液晶层上的电压而发生变化，这样就有了显示了。
对液晶显示器件100所拥有的像元电极14上的开口14a的形状(从基板法线方向看去时的形状)及其布置情况进行说明。
液晶显示器件的显示特性由于液晶分子的配向状态(光学各向异性)而显示出了对方位角的依赖性。为降低显示特性对方位角的依赖性，最好是液晶分子在所有的方位角上以相等的几率配向。而且，每一个像元区内的液晶分子在所有的方位角上以相等的几率配向就更好了。因此，最好开口14a所具有的形状，能保证形成每一个像元区内的液晶分子30a在所有的方位角上以相等的几率配向的液晶畴。具体而言，开口14a的形状最好具有以每一个开口14a的中心(法线方向)为对称轴的旋转对称性(最好是2次旋转轴以上的对称性)；最好布置多个开口14a时，使它们具有旋转对称性；最好是实质上由这些开口包围起来的单元实部14b’的形状具有旋转对称性；最好布置单元实部14b’时，使它具有旋转对称性。
但是，并非一定要将开口14a和单元实部14b’布置成在整个像元区内都具有旋转对称性，如图1(a)所示，例如，若以正方格子(拥有4次旋转轴的对称性)为最小单元，并将它们组合起而构成像元区，就能使液晶分子在整个像元区内在所有的方位角方向上实质上以相等的几率配向。
参考图4(a)到图4(c)，对使具有旋转对称性的近似星形的开口14a及近似圆形的单元实部14b’排列成正方格子状的情况(图1(a)所示)下，液晶分子30a的配向状态进行说明。
图4(a)到图4(c)分别示意地示出了从基板法线方向看去时而看到的液晶分子30a的配向状态。在示出了从基板法线方向看去时而看到的液晶分子30a的配向状态的图，如图4(b)及图4(c)等中，示出了液晶分子30a的倾斜情况，被描绘成椭圆状的液晶分子30a的头部被涂黑的那一端比另一端更靠近设置了带有开口14a的像元电极14的那一基板。以下各图也一样。这里，对图1(a)所示的像元区内的一个单元格子(由4个开口14a形成)进行说明，沿图4(a)到图4(c)中的对角线剖开后的剖面分别对应于图1(b)、图2(a)及图2(b)，参考着这些图进行说明。
如图4(a)所示，在像元电极14及对面电极22电位相等的时候，即电压未加到液晶层30上的状态下，配向方向受设在TFT基板100a及对面基板100b的靠近液晶层30那一侧表面上的垂直配向层(未图示)限制的液晶分子30a呈垂直配向状态。
将电场加到液晶层30而产生如图2(a)所示的由等电位线EQ表示的电场以后，使负介电各向异性液晶分子30a的轴方位平行于等电位线EQ的扭矩就作用于其上。就象参考图3(a)及图3(b)所做的说明那样，因在由与液晶分子30a的分子轴垂直的等电位线EQ表示的电场下的液晶分子30a，到底朝哪一个方向倾斜(旋转)不定(图3(a))，故配向不容易发生变化(倾斜或者旋转)；而因在由倾斜于液晶分子30a的分子轴的等电位线EQ下的液晶分子30a，倾斜(旋转)方向一定，故配向容易发生变化。因此，如图4(b)所示，液晶分子30a从液晶分子30a的分子轴与等电位线EQ倾斜的开口14a的边缘开始倾斜。这样，就象参考图3(c)所做的说明那样，周围的液晶分子30a也向着能和开口14a边缘的已倾斜的液晶分子30a的配向达到一致的方向倾斜，液晶分子30a的轴方位就在如图4(c)所示那样的状态下达到稳定(放射状倾斜配向)。
就这样，因若开口14a为具有旋转对称性的形状，那么，像元区内的液晶分子30a就在施加电压的时候从开口14a的边缘开始朝着开口14a的中心倾斜，故开口14a中心附近(此处来自开口14a边缘的配向限制力平衡)的液晶分子30a维持着垂直于基板面配向的状态，其周围的液晶分子30a以开口14a中心附近的液晶分子30a为中心放射状配向，而获得液晶分子30a连续倾斜的状态。
还有，对应于由排列成正方格子状的4个近似星形的开口14a包围起来的近似圆形的单元实部14b’的那一区域的液晶分子30a，也朝着与在产生在开口14a边缘的倾斜电场的作用下倾斜了的液晶分子30a的配向一致的方向倾斜。单元实部14b’中心附近(此处，来自边缘的液晶分子30a的配向限制力达到了平衡)的液晶分子30a维持着垂直于基板面配向的状态，其周围的液晶分子30a以单元实部14b’中心附近的液晶分子30a为中心放射状配向，而得到液晶分子30a连续倾斜的状态。
就这样，若使液晶分子30a呈放射状倾斜配向的液晶畴在整个像元区排列成正方格子状，则每一个轴方位上的液晶分子30a的存在几率就都具有旋转对称性，结果，可在所有的视角方向上实现不粗糙、质量高的显示。为降低呈放射状倾斜配向的液晶畴对视角的依赖性，液晶畴最好具有高旋转对称性(2次以上旋转轴最好，4次以上旋转轴就更好了)；为降低整个像元区对视角的依赖性，多个形成在像元区内的液晶畴最好构成为一高旋转对称性(2次旋转轴最好，4次旋转轴就更好了)单元(例如，单元格子)组合起来而能表达的排列(例如正方格子)。
需提一下，与图5(a)所示的单纯放射状倾斜配向相比，若液晶分子30a为图5(b)及图5(c)所示那样的左旋或者右旋状放射状倾斜配向，液晶分子30a的放射状倾斜配向就会更稳定。该螺旋状配向，并不象通常的扭曲配向那样液晶分子30a沿液晶层30的厚度方向螺旋状地变化，若观察液晶分子30a在极微小的区域内的配向方向，则可以看出：它沿液晶层30的厚度方向几乎没有什么变化。换句话说，不管在液晶层30厚度方向的哪个断面上(在平行于液晶层面的面内的剖面)，它们的配向状态都和图5(b)或者图5(c)所示的一样，沿液晶层30厚度方向几乎没有扭曲变形。但若取整个液晶畴来看的话，却发生了某种程度的扭曲变形。
若使用在负介电各向异性的扭曲液晶材料内添加了手性试剂的材料，那么，在施加电压时，液晶分子30a就以开口14a及单元实部14b’为中心而呈图5(b)及图5(c)所示的左旋或者右旋状放射状倾斜配向。右旋还是左旋视手性试剂的种类而定。因此，通过使开口14a内的液晶层30在施加电压时呈螺旋状放射状倾斜配向，就可以使放射状倾斜着的液晶分子30a以垂直于基板面而立的液晶分子30a为轴而环绕在其周围的方向在整个液晶畴内都一定不变，故显示不粗糙、非常细致均匀。而且，因以垂直于基板面而立的液晶分子30a为轴而环绕在其周围的方向一定不变，故向液晶层30施加电压时，响应速度也会提高。
若添加手性试剂，液晶分子30a的配向就象一般的扭曲那样，沿液晶层30的厚度方向螺旋状地变化。因在液晶分子30a的配向沿液晶层30的厚度方向不发生螺旋状地变化的配向状态下，垂直或者平行于偏光板的偏光轴方向配向的液晶分子30a不会给入射光施加相位差，故通过这样的配向状态下的区域的入射光对透过率不起什么作用。与此相对，在液晶分子30a的配向沿液晶层30的厚度方向螺旋状地变化的配向状态下，垂直或者平行于偏光板的偏光轴方向配向的液晶分子30a，不仅会给入射光施加相位差，还会利用光的旋光性。因此，通过这样的配向状态下的区域的入射光也会对透过率起作用，故可得到显示很明亮的液晶显示器件。
图1(a)示出的是：开口14a近似为星形，单元实部14b’近似为圆形，它们排列成正方格子状的例子，但开口14a及单元实部14b’的形状及其排列并不限于上例。
图6(a)及图6(b)分别示出了具有不同形状的开口14a及单元实部14b’的像元电极14A及14B的上面图。
图6(a)及图6(b)所示的像元电极14A及14B上的开口14a及单元实部14b’的形状，是对图1(a)所示的像元电极的开口14a及单元实部14b’的形状做一些变形而得到的。像元电极14A及14B上的开口14a及单元实部14b’具有2次旋转轴(没有4次旋转轴)，且有规律地排列着而形成长方形的单元格子。开口14a都是有点变形的星形，单元实部14b’都近似椭圆形(有点变形的圆形)。利用像元电极14A及14B，也能得到显示质量高、视角特性优良的液晶显示器件。
不仅如此，还可以使用图7(a)所示的像元电极14C及图7(b)所示的像元电极14D。
在像元电极14C及14D中，近似十字的开口14a排列成正方格子状，使得单元实部14b’近似为正方形。当然，也可以对它们做一下变形，形成长方形的单元格子。就这样，将近似矩形(矩形包括正方形和长方形)的单元实部14b’有规律地排列起来，也能获得显示质量高、视角特性优良的液晶显示器件。
但是，因和矩形相比，圆形或者椭圆形能使放射状倾斜配向更稳定，故开口14a及/或单元实部14b’的形状最好为圆形或者椭圆形。我们认为：当开口14a的形状为圆形或者椭圆形时，边就在连续(圆滑)地变化，由于该边的连续变化而带来液晶分子30a的配向方向也连续(圆滑)变化的结果。
从上述液晶分子30a的配向方向的连续性的角度来看，图8(a)及图8(b)中所示的像元电极14E及14F也是可行的。图8(a)所示的像元电极14E为图1(a)中所示的像元电极14的一个变形，其上具有仅由4个圆弧围成的开口14a；图8(b)中所示的像元电极14F为图7(b)中所示的像元电极14D的一个变形，开口14a靠近单元实部14b’的那一侧由圆弧构成。像元电极14E及14F所拥有的开口14a及单元实部14b’都具有4次旋转轴，且将它们排列起来而呈正方格子状(4次旋转轴)，不仅如此，还可以象图6(a)及图6(b)所示的那样，将开口14a及单元实部14b’的形状改变一下而使其为具有2次旋转轴的形状并将它们排列起来而呈长方形格子(具有2次旋转轴)。
还有，从响应速度的角度来看，图9(a)中所示的像元电极14G及图9(b)中所示的像元电极14H也是可用的。图9(a)中所示的像元电极14G为图7(a)中所示的其上的单元实部14b’近似为正方形的像元电极14C的一个变形，像元电极14G上的单元实部14b’的形状为角被锐角化的变了形的正方形；图9(b)中所示的像元电极14H上的单元实部14b’近似为星形，有8个边(edge)且其中心具有4个旋转轴，4个角都被锐角化了。需提一下，将角锐角化说的是由不到90°的角或者曲线来构成角。
在液晶分子30a的配向受产生在开口14a的边缘的倾斜电场控制的液晶显示器件中，若将电压施加到液晶层30上，则边缘上的液晶分子30a先开始倾斜，之后周围区域上的液晶分子30a才开始倾斜而呈放射状倾斜配向。正因为如此，有时候，其响应速度就比将电压施加到液晶层时像元电极上的液晶分子一齐倾斜那样的显示模式的液晶显示器件的慢。
因如图9(a)及图9(b)所示，若单元实部14b’为角被锐角化了的形状，就能形成更多的产生倾斜电场的边缘，故可让倾斜电场作用到更多的液晶分子30a上。这样，随所产生的电场而先开始倾斜的液晶分子30a的数量就增多，在整个像元区上形成放射状倾斜配向所需的时间也就变短，故将电压施加到液晶层30上时的响应速度就加快。
例如，对单元实部14b’的一条边的边长约为40μm的液晶显示器件而言，在单元实部14b’的形状为图9(a)所示的变了形的正方形且如图10(a)所示构成角的边与边之间所成的角θa不到90°的情况下，将电压施加到液晶层30上时的响应速度，约比在单元实部14b’为图8(b)所示的近似正方形且如图10(b)所示构成角的边与边之间所成的角θa为90°的情况下，将电压施加到液晶层30上时的响应速度提高了60％。当然，使单元实部14b’的形状为图9(b)所示的近似星形的形状，也可使响应速度提高。
还有，若将单元实部14b’的形状做成角被锐角化的形状，则和单元实部14b’的形状近似为圆形、矩形时相比，可使沿某一特定的方位角方向配向的液晶分子30a的存在几率高一些(或者低一些)。换句话说，可以使沿所有的方位角方向配向的液晶分子30a的存在几率的定向性较高。正因为如此，若在拥有偏光板、让直线偏光射入液晶层30那样的模式下的液晶显示器件中，将单元实部14b’的角锐角化，就可使垂直于或者平行于偏光板的偏光轴方向配向的液晶分子30a，亦即不对入射光施加相位差的液晶分子30a的存在几率更低一些。这样，就可提高光的透过率，而实现更明亮的显示。
图11(a)示出了透过率随偏光板的偏光轴的角度而变化的情况，所对应的显示器件为：拥有图8(b)所示的包括近似正方形的单元实部14b’的像元电极14F的液晶显示器件、及拥有图9(b)所示的包括近似星形的单元实部14b’的像元电极14H的液晶显示器件。图11(a)中的实线51表示拥有图8(b)所示的像元电极14F的液晶显示器件在施加电压时的透过率；虚线52则表示拥有图9(b)所示的像元电极14H的液晶显示器件在施加电压时的透过率。需提一下，图11(a)中的偏光轴的角度是这样规定的：如图11(b)所示，令观察者那一侧的偏光板的偏光轴(由实线箭头方向61示出)在显示面的上下方向上(对应于纸面的上下方向)，且背面侧的偏光轴(由虚线箭头方向62示出)在显示面左右方向上(对应于纸面的左右方向)时的角度为0°，偏光轴从该状态向逆时针方向旋转时的角度为正，向顺时针方向旋转时的角度为负。
如图11(a)所示，拥有单元实部14b’的角被锐角化的像元电极14H的液晶显示器件的透过率(虚线52)的最大值，比拥有近似正方形的单元实部14b’的像元电极14F的液晶显示器件的透过率(实线51)的最大值还要大。由此可以看出，将单元实部14b’的角锐角化以后，可使透过率提高，而使显示更加明亮。
需提一下，尽管如上所述将单元实部14b’的角锐角化以后，可使响应速度提高，也可使透过率提高，但有时放射状倾斜配向的稳定性会变坏。例如，在单元实部14b’的形状为角被锐角化的形状的情况下，开口14a的边不会象单元实部14b’的形状近似为圆形的情形下那样圆滑地变化，故液晶分子30a的配向方向的变化的连续性就差。因此，而有放射状倾斜配向的稳定性变差的时候，但若再加上后述的第2配向限制构造，就能得到实用所需的足够的配向稳定性。
在图6、图7、图8及图9中，示出了一个像元区内有多个开口14a的结构。就象参考图1所做的说明那样，仅形成一个开口14a，也能在一个像元区形成多个液晶畴，甚至是即使不形成开口14a，也能在一个像元区形成多个液晶畴。而且，并非一定要在对应于像元电极上的开口14a的区域形成呈放射状倾斜配向的液晶畴，只要能对应于实部14b(单元实部14b’)形成呈放射状倾斜配向的液晶畴，就是对应于开口14a而形成的液晶畴不呈放射状倾斜配向，像元区内的液晶分子的配向也连续，故对应于实部14b而形成的液晶畴的放射状倾斜配向就稳定。特别是，如图7(a)及图7(b)所示，在开口14a的面积很小的情况下，形成在对应于开口的那一区域上的液晶畴就对显示不起什么作用，故即使不在对应于开口的那一区域形成呈放射状倾斜配向的液晶畴，也不会有显示质量下降的问题。
上述各例中说明的是：开口14a的形状近似为星形、十字形，单元实部14b’的形状近似为圆形、椭圆形、正方形(矩形)及去了角的近似矩形的情况。不仅如此，也可将开口14a及单元实部14b’正、反颠倒过来。例如，图12示出了像元电极14I，其图案是将图1(a)所示的像元电极14的开口14a及单元实部14b’正、反颠倒过来后而得到的。其图案为颠倒过来以后的图案的像元电极14I的作用实质上和图1(a)所示的像元电极14的一样。需提一下，如图13(a)所示的像元电极14J及图13(b)所示的像元电极14K那样，在开口14a和单元实部14b’皆近似为正方形的情况下，就是将它们正、负反过来，所获得的图案也还是原来的图案。
如图12所示的图案那样，在将图1(a)所示的图案正、反颠倒过来时，最好也在像元电极14的边缘形成开口14a的一部分(约为二分之一或者四分之一)，以便形成具有旋转对称性的单元实部14b’。使其成为这样的图案以后，就象在像元区的中央部一样，在像元区的边缘也能获得由倾斜电场带来的效果，而在整个像元区上实现稳定的放射状倾斜配向。
其次，以图1(a)所示的像元电极14及图12所示的像元电极14I为例，说明应该采用正图案还是应该采用反图案。像元电极14I的图案是将图1(a)所示的像元电极14的开口14a及单元实部14b’的图案正、反颠倒过来后而得到的。
无论是采用正图案还是采用负图案，开口14a的边长都是一样的。因此，就产生倾斜电场的功能而言，这些图案间是没有什么差别的。然而，二者间的单元实部14b’的面积比(单元实部14b’在整个像元电极14面积中所占的比率)却有可能不同。换句话说，产生作用在液晶层的液晶分子上的电场的实部14b(导电膜实际存在的部分)的面积有可能不同。
因加在形成在开口14a的液晶畴上的电压比加在形成在实部14b的液晶畴上的电压还低，故若进行常黑模式的显示，则形成在开口14a的液晶畴就变暗。换句话说，有开口14a的面积比增大，显示亮度下降的倾向。因此，最好是实部14b的面积比大一些。
到底是在图1(a)所示的图案下实部14b的面积比大，还是在图12所示的图案下实部14b的面积比大，视单元格子的间距(大小)而定。
图14(a)示出了在图1(a)所示的图案下的单元格子，图14(b)示出了在图12所示的图案下的单元格子(但以开口14a为中心)。需提一下，在图14(a)中，省略了图1中起将单元实部14b’相互连接起来之作用的部分(从圆形部向四方延伸的分支部分)，设正方单元格子的一边之边长(间距)为p，开口14a或者单元实部14b’与单元格子间的间隙的长度(一侧间隙)为s。
形成了多个间距p及一侧间隙s之值各不相同的像元电极14，并探讨了这时的放射状倾斜配向的稳定性等。结果，有了以下的发现：为在利用具有图14(a)所示的图案(以下称其为“正型图案”)的像元电极14的时候，产生能够得到放射状倾斜配向所需的倾斜电场，一侧间隙s大约要在2.75μm以上；为在利用具有图14(b)所示的图案(以下称其为“负型图案”)的像元电极14的时候，产生能够得到放射状倾斜配向所需的倾斜电场，一侧间隙s则大约要在2.25μm以上。还研究了使一侧间隙s为这两个下限值、间隔p为不同的值时，实部14b的面积比。结果示于表1及图14(c)。
表1
间距p(μm)          实部面积比(％)
                     正型(a)       负型(b)
20                   41.3          52.9
25                   47.8          47.2
30                   52.4          43.3
35                   55.8          40.4
40                   58.4          38.2
45                   60.5          36.4
50                   62.2          35.0
由表1及图14(c)可知，间距p约在25μm以上时，正型(图14(a))图案下的实部14b的面积比大，而它约小于25μm时，负型(图14(b))下的实部14b的面积比大。因此，从显示亮度及配向稳定性的角度来看，应该采用哪一种图案以约25μm的间距p为界线而变。例如，在在宽75μm的像元电极14的宽度方向上设置3个以下的单元格子的情况下，最好采用图14(a)所示的正型图案；而在该方向上设置4个以上的单元格子的情况下，最好采用图14(b)所示的反型图案。而且，在上述未提及的图案下，朝着实部14b的面积比变大的方向去选择正型图案或者负型图案就行了。
单元格子的数量按下述方法求知。计算单元格子的尺寸时，要让1个或者2个以上整数个单元格子能够被布置在像元电极14的宽(横向或者纵向)上，再针对每一个单元格子尺寸求实部的面积比，并从中选出实部面积比最大的那一单元格子尺寸。但是，来自倾斜电场的配向限制力在正型图案且单元实部14b’的直径不到15μm的情况下及在负型图案且开口14a的直径不到15μm的情况下都下降，而难以得到稳定的放射状倾斜配向。需提一下，这些直径下限值是液晶层30的厚度约为3μm时的值，而当液晶层30的厚度比该值小时，即使单元实部14b’及开口14a的直径比上述下限值小，也能得到稳定的放射状倾斜配向。当液晶层30的厚度比该值大时，为得到稳定的放射状倾斜配向所需的单元实部14b’及开口14a的直径的下限值就比上述下限值大。
需提一下，如后所述，通过在开口14a的内侧形成凸起，就能提高放射状倾斜配向的稳定性。上述条件都是针对未形成凸起的情况而言的。
上述液晶显示器件100，除了像元电极14具有开口14a这一点与已知的垂直配向型液晶显示器件不同以外，其它地方都一样，故可用已知的制造方法制造它。
需提一下，一般是为使负介电各向异性的液晶分子30a垂直配向，而在像元电极14及对面电极22上靠近液晶层30的那一表面上形成垂直配向层(未示)。
以具有负介电各向异性的扭曲液晶材料作液晶材料。而且，通过在负介电各向异性的扭曲液晶材料中添加二色性染料，就能得到宾主模式的液晶显示器件。宾主模式的液晶显示器件不需要偏光板。
参考图15(a)及图15(b)，说明本发明所涉及的包括第1配向限制构造的另一液晶显示器件200中一个像元区的构造。以下各图中，功能大致与液晶显示器件100中的构成要素相同的构成要素的表示符号，都和液晶显示器件100中所使用的符号一样，不再另作说明了。图15(a)为从基板法线方向观察时而观察到的上面图，图15(b)为沿图15(a)中的15B-15B’线剖开后的剖面图，图15(b)示出了未将电压施加到液晶层上的状态。
如图15(a)及图15(b)所示，液晶显示器件200与图1(a)及图1(b)所示的液晶显示器件100的不同之处，在于：液晶显示器件200中的TFT基板200a，在像元电极14上的开口14a的内侧有一凸起40。在凸起40的表面设有垂直配向膜(未示)。
如图15(a)所示，凸起40在基板11面内方向的断面形状和开口14a的形状一样，这里近似为星形。不过，相邻的凸起40相互连在一起，将单元实部14b’完全包围起来而使其呈圆形。该凸起40在垂直于基板11的面内方向上的断面形状为如图15(b)所示的梯形。换句话说，凸起40具有平行于基板面的顶面40t和与基板面成一倾角θ(＜90°)的侧面40s。因所形成的垂直配向膜(未示)覆盖着凸起40，故凸起40的侧面40s具有限制液晶层30中的液晶分子30a的配向的配向限制力，且其方向与来自倾斜电场的配向限制方向相同，于是就能使它具有使放射状倾斜配向更稳定的作用。
参考图16(a)～图16(d)、图17(a)及图17(b)对该凸起40的作用加以说明。
首先，参考图16(a)～图16(d)，说明液晶分子30a的配向和具有垂直配向性的表面形状之间的关系。
如图16(a)所示，水平表面上的液晶分子30a在具有垂直配向性的表面(较典型的为垂直配向膜的表面)的配向限制力的作用下垂直于表面配向。当将由垂直于液晶分子30a的轴方位的等电位线EQ表示的电场施加到这样的处于垂直配向状态的液晶分子30a上时，让液晶分子30a沿顺时针方向或者逆时针方向倾斜的扭矩就以相同的几率作用在该液晶分子30a上。这样，在面对着面且平行布置着的平板型电极之间的液晶层30内，就既有接受顺时针方向的扭矩的液晶分子30a，也有接受逆时针方向的扭矩的液晶分子30a。结果，有时候，配向状态就不能很顺利地随加在液晶层30上的电压而变化。
如图16(b)所示，当将由水平的等电位线EQ表示的电场施加到垂直于倾斜表面配向的液晶分子30a上时，液晶分子30a就朝着为达到平行于等电位线EQ而倾斜量又较少的那一个方向(图示中为顺时针方向)倾斜。如图16(c)所示，垂直于水平表面配向的液晶分子30a和位于倾斜表面上的液晶分子30a朝着同一个方向(顺时针方向)倾斜，而使得其配向和垂直于倾斜表面配向的液晶分子30a的配向连续起来(一致起来)。
如图16(d)所示，在断面为由梯形连续起来而构成的凹凸状表面上，顶面及底面上的液晶分子30a这样配向而使它们的配向方向和倾斜表面上的液晶分子30a的配向方向一致。
通过使来自这样的表面形状(凸起)的配向限制力的方向和来自倾斜电场的配向限制方向一致，就能使液晶显示器件200的放射状倾斜配向很稳定。
图17(a)及图17(b)示出的都是将电压施加给图15(b)所示的液晶层30上时的状态。图17(a)示意地示出了液晶分子30a的配向随着施加到液晶层30上的电压而开始变化的状态(初始接通状态)，图17(b)示意地示出了液晶分子30a的配向随所加电压变化到正常状态时的状态，图17(a)及图17(b)中的曲线EQ表示等电位线EQ。
在像元电极14及对面电极22电位相等(电压还没加到液晶层30上的状态)的时候，如图15(b)所示，像元区内的液晶分子30a垂直于两块基板11及21的表面配向。这时，凸起40侧面40s上的与垂直配向膜(未示)相接触的液晶分子30a垂直于侧面40s配向；侧面40s附近的液晶分子30a则由于与周围的液晶分子30a间的相互作用(性质类似弹性体)而倾斜着配向，如图所示。
将电压加到液晶层30上以后，就形成由图17(a)所示的由等电位线EQ表示的电位梯度。在位于像元电极14上的实部14b及对面电极22之间的液晶层30内，该等电位线EQ平行于实部14b及对面电极22的表面；在对应于像元电极14的开口14a的那一区域，该等电位线EQ下陷；而在开口14a的边缘(开口14a上包括开口14a的界线(外延)的内侧周围)EG上的液晶层30内，形成由该倾斜的等电位线EQ来表示的倾斜电场。
如上所述，在该电场的作用下，如图17(a)中的箭头方向所示，右侧边缘EG上的液晶分子30a沿顺时针方向倾斜(旋转)，而左侧边缘EG上的液晶分子30a沿逆时针方向倾斜(旋转)，结果，边缘EG上的液晶分子30a平行于等电位线EQ配向。来自该倾斜电场的配向限制方向和来自位于每一个边缘EG上的侧面40s的配向限制方向相同。
如上所述，配向从位于已倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a开始变化下去，达到正常状态时，就成为由图17(b)示意地示出的配向状态。因位于开口14a中央附近，亦即位于凸起40顶面40t的中央附近的液晶分子30a受开口14a的相对两侧的边缘EG上的液晶分子30a的配向的影响大致相同，故它们保持着垂直于等电位线EQ的配向状态，离开开口14a(凸起40的顶面40t)中央的那一区域的液晶分子30a则分别受较近的那一边缘EG上的液晶分子30a的配向的影响而倾斜，形成对称于开口14a(凸起40的顶面40t)的中心SA的倾斜配向。在对应于实质上由开口14a及凸起40包围起来的单元实部14b’的区域，也形成有对称于单元实部14b’的中心SA的倾斜配向。
因此，和液晶显示器件100一样，液晶显示器件200中，呈放射状倾斜配向的液晶畴也对应着开口14a及单元实部14b’而形成。因所形成的凸起40将单元实部14b’完全地包围起来而使其近似为圆形，故液晶畴形成在由凸起40包围起来而呈近似圆形的那一区域。而且，因设在开口14a内侧的凸起40的侧面的作用为：使开口14a边缘EG附近的液晶分子30a朝着与来自倾斜电场的配向方向相同的方向倾斜，故能够使放射状倾斜配向很稳定。
当然，只有在施加电压的时候，倾斜电场的配向限制力才起作用，且其强度视电场强度(施加电压的大小)而定。因此，若电场强度较弱(即施加电压较低)，来自倾斜电场的配向限制力也就较弱。若这时液晶板上又被加上了应力，那么，就有放射状倾斜配向由于液晶材料的流动而遭破坏的时候。一旦放射状倾斜配向遭到破坏，那就是若不施加能产生发挥十分强的配向限制力的倾斜电场，该已遭破坏的放射状倾斜配向就不能恢复原状。与此相比，来自凸起40的侧面40s的配向限制力则与施加电压无关，非常强，就象我们所知道的配向膜的栓紧效果一样。因此，即使液晶材料有了流动，放射状倾斜配向遭到破坏，凸起40侧面40s附近的液晶分子30a也维持着和放射状倾斜配向时相同的配向方向。所以，只要液晶材料的流动停止，已遭破坏的放射状倾斜配向就很容易恢复原状。
如上所述，液晶显示器件200除具有液晶显示器件100所具有的特点以外，还具有不怕应力的特点。因此，液晶显示器件200非常适合被用在应力容易加在其上、带来带去的PC、PDA上。
需提一下，若用高透明性的介电体形成凸起40，就有对应着开口14a而形成的液晶畴对显示的贡献度提高的好处。另一方面，若用非透明的介电体形成凸起40，就能防止由于凸起40的侧面40s的存在而倾斜着配向的液晶分子30a的相位差而引起的漏光现象。可根据液晶显示器件的用途等决定该采用什么形成凸起40。不管采用什么形成凸起40，只要使用光敏树脂，就有能简化对应开口14a图案化的工序的好处。
如上所述，液晶显示器件200中，在像元电极14上的开口14a的内侧有一凸起40，凸起40的侧面40s所具有的对液晶层30中的液晶分子30a的配向限制力的方向和来自倾斜电场的配向限制方向相同。参考图18(a)～图18(c)，说明能使侧面40s所具有的配向限制力的方向和来自倾斜电场的配向限制方向相同的最理想的条件。
图18(a)～图18(c)分别示意地示出了液晶显示器件200A、200B、及200C的剖面图，都与图17(a)相对应。液晶显示器件200A、200B、及200C，在开口14a的内侧都有凸起，但在作为构造体的整个凸起40和开口14a之间的布置关系上却和液晶显示器件200不同。
如图17(a)所示，在上述液晶显示器件200中，作为构造体的整个凸起40形成在开口14a的内侧，而且凸起40的底面比开口14a的小。而在图18(a)所示的液晶显示器件200A中，凸起40A的底面和开口14a一致，在图18(b)所示的液晶显示器件200B中，所形成的凸起40B的底面比开口14a的大，而覆盖了开口14a周围的实部(导电膜)14b。这些凸起40、40A、40B的侧面40s上都没形成实部14b。结果，如每一个图所示的那样，等电位线EQ在实部14b上基本上平坦，原样陷入开口14a。因此，液晶显示器件200A及200B中的凸起40A及40B的侧面40s，和上述液晶显示器件200中的凸起40一样，发挥其方向和来自倾斜电场的配向限制的方向相同的配向限制力，而使放射状倾斜配向很稳定。
与此相比，图18(c)所示的液晶显示器件200C中的凸起40C的底面比开口14a大，且开口14a周围的实部14b形成在凸起40C的侧面40s上。在该形成在侧面40s上的实部14b的影响下，等电位线EQ上出现了隆起。等电位线EQ上的隆起，和在开口14a陷下去的等电位线EQ的倾斜方向相反，这说明：产生了方向和让液晶分子30a放射状倾斜配向的倾斜电场相反的电场。因此，为使侧面40s具有方向和由倾斜电场而产生的配向限制方向相同的配向限制力，最好不在侧面40s上形成实部(导电膜)14b。
其次，参考图19，说明沿图15(a)所示的凸起40的19A-19A’线剖开后的断面构造。
如上所述，因图15(a)所示的凸起40将单元实部14b’完全包围起来而使它为圆形，故如图19所示，起将相邻的单元实部14b’相互连接起来之作用的部分(从圆形部向4个方向延伸的分支部)形成在凸起40上。因此，在沉积形成像元电极14的实部14b的导电膜的工序中，凸起40上容易有断线，或在制造工艺的后工序中出现剥离的危险性增高。
若象图20(a)及图20(b)所示的液晶显示器件200D那样，使分别独立的凸起40D完全被包含在开口14a内，则会因形成实部14b的导电膜形成在基板11的平坦表面上，而消除出现断线或者剥离的危险性。需提一下，虽然所形成的凸起40并没有完全将单元实部14b’包围起来而使它为圆形，但形成了对应于单元实部14b’的近似圆形的液晶畴，故和上述例子一样，放射状倾斜配向很稳定。
让凸起40形成在开口14a内，就能使放射状倾斜配向稳定化的效果，并不限于已示出的图案的开口14a，以上说明的所有图案的开口14a都适用，并都能获得同样的效果。需提一下，为充分发挥由凸起40带来的有应力时也能使配向稳定化的效果，最好是凸起40的图案(从基板法线方向看去时所看到的图案)形状，能够包围尽可能广的区域的液晶层30。因此，例如，在具有圆形单元实部14b’的正型图案下，从凸起40获得的使配向稳定化的效果比在具有圆形开口14a的负型图案下大。
为单靠凸起40获得即使应力加在了液晶板上，由于应力而造成的残像也不会被人们感知到那样程度的配向限制力，同时却不用设后述的第2配向限制构造，最好在液晶层30的厚度约为3μm的情况下，将凸起40的高度约设在0.5μm～2μm的范围内。一般最好是，凸起40的高度约在液晶层30厚度的1/6～2/3这一范围内。不过，因其配向受凸起40侧面的配向限制力的限制的液晶分子难以响应电压(相位差随电压的变化极小)，故侧面的配向限制力会成为导致显示对比度下降的一个主要原因。因此，最好是设定凸起40的大小、高度及数量时，要保证显示质量不下降。
在上述一对电极中的一个电极上形成开口的电极构造下，有时，会因施加给对应于开口的那一区域的液晶层的电压不够，而得不到足够的相位变化，结果发生光的利用效率下降的问题。若在这样的情况下，在设有开口的那一电极(上层电极)的与液晶层相反的那一侧形成介电层，再隔着该介电层形成与电极上的开口中的至少一部分面对着面的电极(下层电极)(双层构造电极)，那么，就能给对应于开口的液晶层施加足够的电压，从而可提高光的利用效率、响应特性等。
图21示意地示出了液晶显示器件300中一个像元区的断面构造，该液晶显示器件300中，有由下层电极12、上层电极14及设在二者间的介电层13构成的像元电极(双层构造电极)15。像元电极15中的上层电极14的功能基本上和上述像元电极14的一样，具有上述各种形状、排列的开口及实部。下面，对具有双层构造的像元电极15的功能加以说明。
液晶显示器件300中的像元电极15包括多个开口14a(包括14a1及14a2)。图21(a)示意地示出了未施加电压的液晶层30中的液晶分子30a的配向状态(截止状态)；图21(b)示意地示出了液晶分子30a的配向随加到液晶层30上的电压开始变化的状态(接通初始状态)；图21(c)示意地示出了液晶分子30a的配向随所加电压而变到正常状态时的状态。需提一下，图21(a)～图21(c)示出了：隔着介电层13面向开口14a1及14a2设置着的下层电极12，超越开口14a1及14a2且在开口14a1及开口14a2之间的那一区域(上层电极14存在的那一区域)也存在的情况。但下层电极12的布置情况并不限于此，它也可以是这样的：即对开口14a1及14a2而言，下层电极12的面积＝开口14a的面积，或者下层电极12的面积＜开口14a的面积。换句话说，只要隔着介电层13设置下层电极12并让它至少面向开口14a中的一部分就行了。但是，因在下层电极12形成在开口14a内的结构下，在从基板11法线方向看去所看到的平面内，存在着下层电极12和上层电极14皆不存在的区域(间隙区域)，故有不能给面对着该间隙区域的区域的液晶层30施加足够电压的时候。于是，为使液晶层30的配向很稳定，最好是使该间隙区域的宽足够小，一般最好是约不超过4μm。还因隔着介电层13形成在面对着存在上层电极14的导电膜那一区域的位置上的下层电极12，对施加在液晶层30上的电场没有实质性的影响，故没有图案化的必要，不过，将它图案化也可以。
如图21(a)所示，在像元电极15及对面电极22电位相等(电压还没加到液晶层30上的状态)的时候，像元区内的液晶分子30a的配向与两块基板11及21的表面垂直。这里，为简单起见，假设像元电极15中的上层电极14和下层电极12的电位相等。
将电压加到液晶层30上以后，就形成图21(b)所示的由等电位线EQ表示的电位梯度。在位于像元电极15中的上层电极14及对面电极22之间的液晶层30内，形成了由平行于上层电极14及对面电极22之表面的等电位线EQ表示的均匀电位梯度；在位于上层电极14中的开口14a1及14a2上的液晶层30内，形成了对应于下层电极12及对面电极22的电位差的电位梯度。因这时形成在液晶层30内的电位梯度受由于介电层13造成的压降的影响，故形成在液晶层30内的等电位线EQ在对应于开口14a1及14a2的区域下陷(等电位线EQ中形成有多个“山谷”)。因隔着介电层13在面向开口14a1及14a2的那一区域形成下层电极12，故在位于开口14a1及14a2的中央附近的液晶层30内，也形成了由平行于上层电极14及对面电极22之面的等电位线EQ表示的电位梯度(等电位线EQ中的“谷底”)。开口14a1及14a2的边缘(开口14a上包括它的界线(外延)的内侧周围)EG上的液晶层30内，形成由该倾斜的等电位线EQ表示的倾斜电场。
比较图21(b)及图2(a)以后，可以很清楚地看到：因液晶显示器件300中有下层电极12，故可以让足够大的电场作用在形成在对应于开口14a的那一区域的液晶畴中的液晶分子上。
将使液晶分子30a配向而让它的轴方位平行于等电位线EQ的扭矩作用在具有负介电各向异性的液晶分子30a上。这样，如图21(b)中的箭头方向所示，右侧边缘EG上的液晶分子30a沿顺时针方向倾斜(旋转)，而左侧边缘EG上的液晶分子30a则沿逆时针方向倾斜(旋转)，结果，边缘EG上的液晶分子30a平行于等电位线EQ配向。
如图21(b)所示，若在液晶显示器件300中的开口14a1及14a2的边缘EG上，产生由倾斜于液晶分子30a的轴方位的等电位线EQ表示的电场(倾斜电场)，液晶分子30a就朝着为达到平行于等电位线EQ而倾斜量又较少的那一个方向(图示中为逆时针方向)倾斜，如图3(b)所示；位于产生由垂直于液晶分子30a的轴方位的那一方向的等电位线EQ表示的电场的那一区域上的液晶分子30a，沿着与位于已倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a相同的方向倾斜，使得其配向方向和位于已倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a的配向连续起来(一致起来)，如图3(c)所示。
如上所述，配向从位于已倾斜的等电位线EQ上的液晶分子30a开始变化下去，达到正常状态时，就象图21(c)示意地示出的那样，形成对称于开口14a1及14a2的中心SA倾斜配向(放射状倾斜配向)。还有，位于相邻的2个开口14a1及14a2间的上层电极14的那一区域上的液晶分子30a也倾斜配向，而使其配向和开口14a1及14a2边缘上的液晶分子30a的配向连续起来(一致起来)。因位于开口14a1及14a2的边缘中央的液晶分子30a，受各自边缘上的液晶分子30a的影响的程度一样，故它们和位于开口14a1及14a2中央的液晶分子30a一样，维持着垂直配向状态。结果，位于相邻的2个开口14a1及14a2间的上层电极14上的液晶层也呈放射状倾斜配向。但是，在开口14a1及14a2内的液晶层的放射状倾斜配向与开口14a1及14a2间的液晶层的放射状倾斜配向中，液晶分子的倾斜方向是不同的。我们来看一下图21(c)所示的位于放射状倾斜配向区域之中央的液晶分子30a附近的配向，开口14a1及14a2内，液晶分子30a发生倾斜而形成朝着对面电极扩开的锥状；而在开口间，液晶分子30a发生倾斜而形成朝着上层电极14扩开的锥状。需提一下，因无论哪个放射状倾斜配向都是为和边缘上的液晶分子30a的倾斜配向一致，故2个放射状倾斜配向相连。
如上所述，将电压施加到液晶层30以后，从设在上层电极14上的多个开口14a1及14a2中之每一个开口14a1及14a2边缘EG上的液晶分子30a开始倾斜，之后周围区域上的液晶分子30a才朝着它们的配向和边缘EG上的液晶分子30a的倾斜配向一致的方向去倾斜，这样形成放射状倾斜配向。因此，因一个像元区内所形成的开口14a的数量越多，响应电场而先开始倾斜的液晶分子30a的数量也就增多，故在整个像元区上形成放射状倾斜配向所需的时间也就变短。也就是说，通过对每一个像元区增加形成在像元电极15中的开口14a的数量，就能提高液晶显示器件的响应速度。还因通过将像元电极15制成包括上层电极14和下层电极12的双层构造电极，就可将足够的电场作用到对应于开口14a的那一区域上的液晶分子上，故液晶显示器件的响应特性提高。
设在像元电极15中的上层电极14及下层电极12间的介电层13，也可以在上层电极14上的开口14a内形成穴(孔)或者凹部。换句话说，在双层构造的像元电极15中，可将位于上层电极14的开口14a内的介电层13全部除去(形成穴)，或者将其中之一部分除去(形成凹部)。
首先，参考图22，来说明拥有介电层13上形成了穴的上层电极14的液晶显示器件400的结构和工作情况。为简单起见，下面仅对形成在上层电极14中的一个开口14a进行说明。
在液晶显示器件400中，像元电极15中的上层电极14上有开口14a，同时设在下层电极12和上层电极14之间的介电层13拥有对应于上层电极14所拥有的开口14a而形成的开口13a，且下层电极12从该开口13a上露了出来。介电层13中的开口13a的侧壁一般形成为锥状。液晶显示器件400，除了介电层13中有开口13a之外，其它结构实质上和液晶显示器件300是一样的。双层构造的像元电极15的作用实质上和液晶显示器件300中的像元电极15是一样的，在施加电压的时候，在液晶层30中形成呈放射状倾斜配向的液晶畴。
参考图22(a)～图22(c)，说明液晶显示器件400的工作情况。图22(a)～图22(c)分别与实施例1中用以说明液晶显示器件100的图1(a)～图1(c)相对应。
如图22(a)所示，在未施加电压时(截止状态)，像元区内的液晶分子30a垂直于两块基板11及21的表面配向。这里，为简单起见，不考虑来自开口13a侧壁的配向限制力。
将电压施加到液晶层30上以后，就形成图22(b)所示的由等电位线EQ表示的电位梯度。等电位线EQ在对应于上层电极14上的开口14a的那一区域下陷(形成“山谷”)，由此可知：在液晶显示器件400中的液晶层30上也形成了电位梯度如图21(b)所示那样的倾斜电场。然而，因像元电极15中的介电层13在对应于上层电极14上的开口14a的那一区域拥有开口13a，故施加在对应于开口14a(开口13a)内的那一区域的液晶层30上的电压，就是下层电极12和对面电极22间的电位差，不发生因介电层13造成的压降(电容分割)。换句话说，图示的上层电极14和对面电极22间的7条等电位线EQ在整个液晶层30上都是7条(而在图21(b)中，5条等电位线EQ中的1条侵入到介电层13中)，整个像元区内所施加的电压一定。
如上所述，通过在介电层13上形成开口13a，施加在对应于开口13a的液晶层30上的电压和施加在对应于其它区域的液晶层30上的电压就一样。然而，因施加了电压的液晶层30的厚度在像元区内不同的地方不一样，故施加电压时，相位差的变化也因地方的不同而不同。若不同的程度太大，就会出现显示质量下降的问题。
在图22所示的结构下，上层电极(开口14a以外的实部)14上的液晶层30的厚度d1，和位于开口14a(及穴13a)内的下层电极12上的液晶层30的厚度d2，相差一个介电层13厚度。若在同一个电压范围下驱动厚度为d1的液晶层30及厚度为d2的液晶层30，那么，随着液晶层30的配向变化而变化的相位的变化量就分别受液晶层30的厚度的影响而不同。若施加电压和液晶层30的相位差值之间的关系因场所不同而大大地不同，在进行重视显示质量的设计时，就要牺牲透过率；在进行重视透过率的设计时，白显示的颜色温度就会有移动，就又要牺牲显示质量。因此，当液晶显示器件400被作为透过型液晶显示器件使用时，介电层13薄一些好。
其次，像元电极中的介电层拥有凹部的液晶显示器件500中一个像元区的断面结构，示于图23中。
液晶显示器件500中的构成像元电极15的介电层13，拥有对应于上层电极14的开口14a的凹部13b。其它结构实质上和图22所示的液晶显示器件400的结构是一样的。
在液晶显示器件500中，因位于像元电极15中的上层电极14上的开口14a内的介电层13未全部被除去，位于开口14a内的液晶层30的厚度d3就比液晶显示器件400中位于开口14a内的液晶层30的厚度d2薄了一个凹部13b内的介电层13的厚度。还有，因加在位于开口14a内的液晶层30上的电压接受由凹部13b内的介电层13造成的压降(电容分割)，故它比加在上层电极(除去开口14a的区域)14上的液晶层30上的电压低。因此，可通过调节凹部13b内的介电层13的厚度，控制由于液晶层30的厚度不同而引起的相位差值的不同，与由于液晶层30上电压的施加地方的不同而引起的不同(加在开口14a内的液晶层上的电压的下降量)之间的关系，结果施加电压和相位差之间的关系便不视像元区内的场所而定。更严格地说，可通过调节液晶层的双折射率、液晶层的厚度、介电层的介电常数、介电层的厚度、及介电层上的凹部的厚度(凹部的深度)，来使施加电压和相位差之间的关系在像元区内的每一个地方都一样，从而实现高质量的显示。特别是，和拥有表面较平坦的介电层的透过型显示器件相比，其有利之处在于：可以抑制由于施加在对应于上层电极14上的开口14a的那一区域的液晶层30上的电压的下降而引起的透过率的减少(光利用效率的下降)。
以上说明的是，向构成像元电极15的上层电极14和下层电极12提供相同的电压时的情况。若向下层电极12和上层电极14施加不同的电压，就可使无显示斑点的液晶显示器件的结构多样化。例如，在在上层电极14的开口14a内拥有介电层13的结构下，通过使加在下层电极12的电压比加在上层电极14的电压高出由介电层13造成的压降这一部分，就可防止加在液晶层30上的电压因像元区内场所的不同而不同。
拥有双层构造像元电极15的液晶显示器件，不仅可以构成透过型、反射型液晶显示器件，还可以构成透过反射两用型液晶显示器件(参看例如日本特开平11-101992号公报)。
透过反射两用型液晶显示器件(以下，简称为“两用型液晶显示器件”)，指的是像元区内有以透过模式进行显示的透过区T及以反射模式进行显示的反射区R的液晶显示器件(参看图21(a))，一般由透明电极和反射电极规定透过区T和反射区R，也可以用将反射层和透明电极组合起来的结构来代替反射电极规定反射区。
在该两用型液晶显示器件中，反射模式和透过模式下的显示可切换着进行，也可以同时进行这两个模式下的显示。因此，在例如周围的光线较明亮的环境下以反射模式进行显示；在周围的光线较黯淡的环境下以透过模式进行显示。还有，若同时进行两个模式的显示，就可抑制在周围的光线较明亮的环境下(来自萤光灯的光、太阳光等以某一特定的角度直接入射到显示面的状态)使用透过模式的液晶显示器件时所看到的对比度的下降。透过型液晶显示器件的缺点就可以这样得以补偿。需提一下，透过区T及反射区R的面积比，可根据液晶显示器件的用途适当地设定。还有，在主要作为透过型使用的液晶显示器件中，就是使反射区的面积比小到不能以透过模式进行显示的程度，上述液晶显示器件的缺点也能得以补偿。
如图21(a)所示，例如，通过使液晶显示器件300中的上层电极14为发射电极，使下层电极12为透明电极，就可得到两用型液晶显示器件。两用型液晶显示器件并不限于上例，若在上述的液晶显示器件中，使上层电极14及下层电极12中的一个电极为透明导电层，使二者中的另一个电极为反射导电层，就能获得两用型液晶显示器件。但是，为使反射模式显示和透过模式显示的电压—透过率特性相互一致，最好是反射区R的液晶层30的厚度(例如图22(a)中的d1)约为透过区T的液晶层30的厚度(例如图22(b)所示的d2)的一半。当然，也可以调整加在上层电极14上的电压和下层电极12上的电压来代替调整液晶层的厚度。
(第2配向限制构造)
下面，说明第2配向限制构造的具有构造和作用。从现在开始，说明第1配向限制构造被设在TFT基板上，第2配向限制构造被设置在对面基板上的情况。本发明所涉及的液晶显示器件，除了有用以让液晶分子垂直于基板面配向的结构(例如，设在一对基板靠近液晶层的那一侧的垂直配向膜)以外，还拥有上述的用以使液晶分子呈放射状倾斜配向的第1配向限制构造、及后述的协助第1配向限制构造使液晶分子呈放射状倾斜配向(使放射状倾斜配向稳定化)的第2配向限制构造。
在图24(a)～图24(e)中，示意地示出了拥有第2配向限制构造28的对面基板600b。实质和上述液晶显示器件中相同的构成要素用相同的参考符号来表示，就不再另做说明了。
图24(a)～图24(e)中所示的第2配向限制构造28的作用，为让液晶层30中的液晶分子30a呈放射状倾斜配向。但24(a)～图24(d)中所示的配向限制构造28和图24(e)中所示的配向限制构造28让液晶分子30a倾斜的方向不同。
液晶分子在24(a)～图24(d)中所示的第2配向限制构造28的作用下倾斜的倾斜方向，和由第1配向限制构造的作用而在对应于像元电极14的单元实部14b’(例如，参看图1)的区域所形成的液晶畴的放射状倾斜配向的配向方向一致。相反，液晶分子在24(e)中所示的第2配向限制构造28的作用下倾斜的倾斜方向，则和由第1配向限制构造的作用而在对应于像元电极14的开口14a(例如，参看图1)的区域形成的液晶畴的放射状倾斜配向的配向一致。
图24(a)所示的第2配向限制构造28，由对面电极22上的开口22a、及开口22a面向像元电极(或者上层电极，这里未示，可参看图1(a))14中的实部14b构成。需提一下，在对面基板600b靠近液晶层30的那一表面上设有垂直配向膜(未示)。
该第2配向限制构造28和上述第1配向限制构造一样，仅在施加电压的时候显现配向限制力。第2配向限制构造28只要能将配向限制力作用到由第1配向限制构造形成的呈放射状倾斜配向的液晶畴内的液晶分子上就行了，故开口22a的大小比设在像元电极14上的开口14a的小，而且由开口14a包围起来的单元实部14b’(例如参看图1(a))的小。例如，若它有开口14a、单元实部14b’一半以下的面积就能收到足够的效果。通过将对面电极22上的开口22a设到面向像元电极14的单元实部14b’的中央的那一位置上，液晶分子配向的连续性就增高，且可将放射状倾斜配向的中心轴的位置固定好。
就这样，因若采用只在施加电压时显现配向限制力的构造作第2配向限制构造，那么，在不施加电压的状态下，液晶层30中几乎所有的液晶分子30a都呈垂直配向状态，故在采用常黑模式的情况下，在黑显示状态下就几乎不会发生光漏现象，结果显示的对比度保持良好。
但是，因在不施加电压的状态下不产生配向限制力，故不形成放射状倾斜配向。还有，若所施加的电压较低，配向限制力就较小，故若在过大的应力加在了显示板上，人们就会将它视作残像。
图24(b)～图24(d)所示的第2配向限制构造28，则不管施不施加电压，都能显现出配向限制力，故在整个显示灰阶上都能得到稳定的放射状倾斜配向，抗应力性也很好。
首先，图24(b)所示的第2配向限制构造28，拥有在对面电极22上向液晶层30那一侧突出的凸起22b。对形成凸起22b的材料没有什么特殊的限制，但采用树脂等介电材料很容易形成它。需提一下，在对面基板600b靠近液晶层30的那一表面上设有垂直配向膜(未示)。由凸起22b的表面(具有垂直配向性)形状而带来的效果，使液晶分子30a放射状地倾斜配向。再就是，若使用受热变形的树脂材料，则通过图案化后的热处理，就很容易形成图24(b)所示的断面形状不太陡的凸起22b，故这是一种理想的情形。如图所示，其断面形状不太陡且有顶点的凸起(例如，球的一部分)22b、圆锥状的凸起，具有优良的固定放射状倾斜配向的中心位置的效果。
图24(c)所示的第2配向限制构造28，由设在形成在对面电极22下面(基板21那一侧)的介电层23上的开口(也可为凹部)23a内液晶层30那一侧的水平配向性表面构成。这里，唯独不让形成在对面基板600b靠近液晶层30那一侧的垂直配向膜24形成在开口23a内，以使开口23a内的表面为水平配向性表面。也可以如图24(d)所示的那样，仅在开口23a内形成水平配向膜25。
例如，可以这样来形成图24(d)所示的水平配向膜，先在整个对面基板600b上形成垂直配向膜24，再选出开口23a内的垂直配向膜24并用紫外线照射它等，来降低它的垂直配向性。构成第2配向限制构造所需的水平配向性没有必要太强，即预倾角没有必要小到TN型液晶显示器件中所用的配向膜那样小。例如，预倾角在45’以下就足够了。
如图24(c)及图24(d)所示，因在开口23a内的水平配向性表面上，液晶分子30a欲平行于基板表面而配向，故形成了和周围的垂直配向膜24上垂直配向的液晶分子30a的配向保持着连续性的配向，而得到了如图所示的放射状倾斜配向。
不在对面电极22的表面上形成凹部(由介电层23上的开口形成)，而单靠在对面电极22的平坦表面上，有选择地形成水平配向性表面(电极的表面或者水平配向膜等)，也能得到放射状倾斜配向。但凹部的形状而带来的效果，可使放射状倾斜配向更进一步地稳定化。
为在对面基板600b靠近液晶层30的那一表面形成凹部，例如，使用彩色过滤层、彩色过滤层中的覆盖层作介电层，制造工艺就不会增加，故这是很理想的。还有，在图24(c)及图24(d)所示的结构，不象图24(a)所示那样的结构那样，存在电压隔着凸起22b被加在液晶层30上的区域，故光利用效率下降得很少。
图24(e)所示的第2配向限制构造28，和图24(d)所示的第2配向限制构造28一样，利用介电层23的开口23a，在对面基板600b靠近液晶层30的那一侧形成凹部，并仅在该凹部的底部形成水平配向膜26。还可以如图24(c)所示那样，让对面电极22的表面露出来，来代替水平配向膜26。
拥有上述第1配向限制构造和第2配向限制构造的液晶显示器件600示于图25(a)及图25(b)。图25(a)为上面图，图25(b)为沿图25(a)中的25B-25B’线剖开后的剖面图。
液晶显示器件600中，有TFT基板100a和拥有第2配向限制构造28的对面基板600b，该TFT基板100a中的像元电极14上有构成第1配向限制构造的开口14a。需提一下，第1配向限制构造并不仅限于刚刚提到的结构，以上所述的各种结构都适用。还有，这里示出了只在施加电压时显现配向限制力的第2配向限制构造28(图24(b)～图24(d)及图24(e))，不仅如此，还可以用图24(a)所示的第2配向限制构造来代替图24(b)～图24(d)中所示的第2配向限制构造。
在液晶显示器件600中的对面基板600b上所设的第2配向限制构造28中，设在面向像元电极14的实部14b的那一区域的中央附近的第2配向限制构造28，如图24(b)～图24(d)所示；设在面向像元电极14的开口14a的那一区域的中央附近的第2配向限制构造28，如图24(e)所示。
这样布置以后，在液晶层30上施加了电压的状态下，亦即，在像元电极14和对面电极22间施加了电压的状态下，由第1配向限制构造形成的放射状倾斜配向的方向和由第2配向限制构造形成的放射状倾斜配向的方向一致，放射状倾斜配向就很稳定。图26(a)～图26(c)示意地示出了这种情形。图26(a)示出了不施加电压时的状态；图26(b)示出了施加电压后配向开始变化的状态(接通初始状态)；图26(c)示意地示出了电压施加过程中的正常状态。
如图26(a)所示，来自第2配向限制构造(图24(b)～图24(d))的配向限制力在不施加电压的状态下也作用在附近的液晶分子30a上，而形成放射状倾斜配向。
开始施加电压以后，便产生图26(b)所示那样的由等电位线EQ表示的电场(由于有第1配向限制构造)，而在对应于开口14a及实部14b的那一区域形成液晶分子30a呈放射状倾斜配向的液晶畴，达到图26(c)所示那样的正常状态。这时，每一个液晶畴内的液晶分子30a的倾斜方向，和在来自设在所对应的区域上的第2配向限制构造28的配向限制力下形成的液晶分子30a的倾斜方向一致。
当应力加在了处于正常状态的液晶显示器件600上以后，液晶层30的放射状倾斜配向一旦遭到破坏，而当应力撤除以后，来自第1配向限制构造和第2配向限制构造的配向限制力作用在液晶分子30a上，故恢复到放射状倾斜配向状态。因此，抑制了由应力造成的残像的发生。若来自第2配向限制构造28的配向限制力过强，那么，不施加电压时也发生由于放射状倾斜配向引起的相位差，而有可能降低显示的对比度。然而，因来自第2配向限制构造28的配向限制力，只要具有使由第1配向限制构造形成的放射状倾斜配向的稳定化及固定好中心轴位置的效果就足够了，故它的配向限制力不用太强，只要为保证不发生使显示质量下降的相位差那样的大小就足够了。
例如，在采用图24(b)所示的凸起22b的情况下，只要针对直径约为30μm～35μm的单元实部14b’，分别形成直径约在15μm左右、高度(厚度)约在1μm左右的凸起22b，就能获得足够的配向限制力。而且，可以将由于相位差造成的对比度的下降抑制在实用上没有什么问题的那一级别上。
拥有第1配向限制构造及第2配向限制构造的又一液晶显示器件700示于图27(a)及图27(b)中。
液晶显示器件700中，在面向TFT基板100a中的像元电极14上的开口14a的区域没有第2配向限制构造。要形成应该形成在面向开口14a的那一区域的图24(e)所示的第2配向限制构造28，则制造工艺很难，故从生产性的角度来看，最好是采用图24(a)～图24(d)中所示的第2配向限制构造28中的任一个。特别是，因可在一个很简单的制造工艺下形成图24(b)所示的第2配向限制构造28，故它最理想。
即使象液晶显示器件700那样，不在对应于开口14a的那一区域形成第2配向限制构造，也能象图28(a)～图28(c)示意地示出的那样，得到和液晶显示器件600一样的放射状倾斜配向，实用时抵抗应力的特性也不成问题。
拥有第1配向限制构造和第2配向限制构造的液晶显示器件的一例示于图29(a)、图29(b)及图29(c)中。图29(a)、图29(b)及图29(c)为拥有第1配向限制构造和第2配向限制构造的液晶显示器件800的剖面示意图。图29(a)示出了不施加电压时的状态；图29(b)示出了施加电压后配向开始变化的状态(接通初始状态)；图29(c)示意地示出了电压施加过程中的正常状态。
在液晶显示器件800中，在像元电极14的开口14a的内侧有一图17所示的凸起40，还有图24(b)所示的凸起22b来作被设在面对着像元电极14的实部14b’的那一区域的中央附近的第2配向限制构造28。
在液晶显示器件800中，放射状倾斜配向在来自凸起40的侧面40s的配向限制力和来自凸起22b的表面的配向限制力的作用下保持稳定。因来自上述凸起40和凸起22b的形状效果的配向限制力，让放射状倾斜配向稳定，而与施加电压无关，故液晶显示器件800具有良好的抗应力特性。
需提一下，当采用图24(b)所示的在对面电极22上向液晶层30那一侧突出的凸起22b作第2配向限制构造28时，就可由凸起22b来规定液晶层30的厚度。换句话说，让凸起22b起控制盒间隙(液晶层30的厚度)的间隙粒子的作用。
拥有起间隙粒子之作用的凸起22b的液晶显示器件900示于图30(a)及图30(b)中，图30(a)为从基板法线方向看去时所看到的上面图，图30(b)为沿图30(a)中的30B-30B’线剖开后的剖面图。
如图30(a)及图30(b)所示，在液晶显示器件900中，液晶层30的厚度，由作为第2配向限制构造28而被设在面向像元电极14上的实部14b’的那一区域的中央附近的凸起22b来规定。因此，采用这样的结构以后，就没有必要另设规定液晶层30之厚度的间隙粒子了，而有了可简化制造工艺的好处。
这里，如图30(b)所示，凸起22b为圆锥台状，有与基板21的基板面所成的倾斜角不到90°的侧面22b1。这样，若侧面22b1与基板面之间的倾斜角不到90°，则凸起22b的侧面22b1对液晶层30中的液晶分子30a的配向限制力的方向，和来自倾斜电场的配向限制方向相同，而使它有了使放射状倾斜配向稳定的作用。
在拥有起间隙粒子作用的凸起22b的液晶显示器件900中，象图31(a)～图31(c)示意地示出的那样，可得到和液晶显示器件600及700一样的放射状倾斜配向。
需提一下，图30(b)示出了具有与基板面所成的角度不到90°的侧面22b1的凸起22b，不仅如此，凸起22b的侧面22b1和基板面之间所成的倾斜角也可以在90°以上。从使放射状倾斜配向稳定化的角度来看，侧面22b1的倾斜角度最好超过90°超过得不是很多，不到90°就更好了。因即使在倾斜角超过90°的时候，也是它越接近90°(超过得不是很多)，凸起22b的倾斜侧面22b1附近的液晶分子30a，就越朝着基本上和基板面平行的方向倾斜，故只要让它们发生一些扭曲，就能在它们的倾斜方向和边缘的液晶分子30a的倾斜方向取得一致的同时，呈放射状倾斜配向。但是，如图32所示，若凸起22b的侧面22b1的倾斜角大大超过90°，则凸起22b的侧面22b1所具有的配向限制力的方向，就和来自倾斜电场的配向限制方向相反，故有时候放射状倾斜配向就不稳定。
还有，起间隙粒子作用的凸起22b并不限于图30(a)及图30(b)所示的圆锥台状。例如，如图33所示，也可以使用它在垂直于基板面的面内方向上的断面形状为椭圆的一部分(亦即形状为椭圆的一部分)那样的凸起22b。在图33所示的凸起22b中，侧面22b1相对基板面的倾斜角(锥角)沿液晶层30厚度方向变化，但不管在液晶层30的厚度方向上的哪一个位置上，侧面22b1的倾斜角都不到90°，故这样的凸起22b很适合用作使放射状倾斜配向稳定的凸起。
需提一下，在制造液晶显示器件的制造工艺中，可在上、下两基板中的任一基板上，形成上述的与上、下基板(TFT基板及对面基板)接触且起规定液晶层30厚度之间隙粒子之作用的凸起22b。不管形成在哪个基板上，在将上、下两基板贴到一起的时候，凸起22b就与两块基板接触，既起间隙粒子的作用，又起第2配向限制构造的作用。
(偏光板、相位差板的布置)
拥有负介电各向异性的液晶分子在不加电压时垂直配向的液晶层的液晶显示器件即垂直配向型液晶显示器件，可以在各种显示模式下进行显示。例如，它适用通过电场控制液晶层的双折射率来进行显示的双折射模式，还适用旋光模式、旋光模式和双折射模式的组合显示模式。通过在上述所有的液晶显示器件中的一对基板(例如，TFT基板和对面基板)的外侧(远离液晶层30的那一侧)设一对偏光板，就可得到双折射模式的液晶显示器件。也可以根据需要，设上相位差补偿元件(一般为相位差板)。还有，利用近似圆形的偏光板也能得到明亮的液晶显示器件。
根据本发明，因呈放射状倾斜配向的液晶畴形成得很稳定且具有高连续性，故可进一步地提高现有的具有广视角特性的液晶显示器件的显示质量；放射状倾斜配向由于第1配向限制构造和第2配向限制构造的存在而很稳定；因能固定好放射状倾斜配向的中心轴的位置，故可抑制在液晶板上加了应力的时候产生残像。

Claims (34)

1、一种液晶显示器，其中：
拥有第1基板，第2基板，设在上述第1基板和上述第2基板之间的垂直配向型液晶层，
有多个分别由设在上述第1基板靠近上述液晶层那一侧的第1电极和设在上述第2基板上且隔着上述液晶层而面向上述第1电极的第2电极规定的像元区，
上述第1基板，在上述多个像元区中的每一个像元区内拥有显现让多个分别在施加电压的状态下呈放射状倾斜配向的液晶畴形成在上述液晶层内的配向限制力的第1配向限制构造，且
上述第2基板，在对应于上述多个液晶畴中的至少一个液晶畴的那一区域拥有显现让上述至少一个液晶畴内的液晶分子至少在施加电压的状态下呈放射状倾斜配向的配向限制力的第2配向限制构造。
2、根据权利要求第1项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造被设在对应于上述至少一个液晶畴中央附近的那一区域。
3、根据权利要求第1项所述的液晶显示器件，其中：
在上述至少一个液晶畴内，由上述第2配向限制构造带来的配向限制方向与由上述第1配向限制构造带来的放射状倾斜配向的方向一致。
4、根据权利要求第1项所述的液晶显示器件，其中：
上述第1电极拥有多个单元实部，上述第1配向限制构造由上述多个单元实部构成，这样，当在上述第1电极和上述第2电极之间施加电压的时候，就在上述多个单元实部的周围产生倾斜电场，结果在对应于上述多个单元实部的那些区域形成上述多个液晶畴。
5、根据权利要求第4项所述的液晶显示器件，其中：
上述多个单元实部中的每一个单元实部的形状都具有旋转对称性。
6、根据权利要求第5项所述的液晶显示器件，其中：
上述多个单元实部中的每一个单元实部都为角被锐角化的形状。
7、根据权利要求第4项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造被设在对应于上述多个液晶畴中的每一个液晶畴的那一区域。
8、根据权利要求第4项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造，在不施加电压的状态下也显现使液晶分子呈放射状倾斜配向的配向限制力。
9、根据权利要求第8项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造为突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的凸起。
10、根据权利要求第9项所述的液晶显示器件，其中：
上述液晶层的厚度由突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的上述凸起来规定。
11、根据权利要求第10项所述的液晶显示器件，其中：
上述凸起具有和上述第2基板的基板面所成的角度不到90°的侧面。
12、根据权利要求第8项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造，包含设在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的水平配向性表面。
13、根据权利要求第4项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造，仅在施加电压的状态下显现使液晶分子呈放射状倾斜配向的配向限制力。
14、根据权利要求第13项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造包含设在上述第2电极上的开口。
15、根据权利要求第1项所述的液晶显示器件，其中：
上述第1电极拥有至少一个开口和实部，上述第1配向限制构造由上述第1电极上的上述至少一个开口及实部构成，这样，当在上述第1电极和上述第2电极之间施加电压的时候，就在上述第1电极上的上述至少一个开口的边缘产生倾斜电场，结果在对应于上述至少一个开口及实部的区域，形成上述多个液晶畴。
16、根据权利要求第15项所述的液晶显示器件，其中：
上述第1基板，还拥有被设在上述第1电极远离上述液晶层那一侧的介电层，和隔着上述介电层而面向上述第1电极上的上述至少一个开口的至少一部分的第3电极。
17、根据权利要求第15项所述的液晶显示器件，其中：
上述至少一个开口含有多个实质上形状相同、大小相等的开口，最好是，上述多个开口中的至少一部分至少形成一个被布置成具有旋转对称性的单元格子。
18、根据权利要求第17项所述的液晶显示器件，其中：
上述多个开口中的上述至少一部分开口中的每一个开口的形状都具有旋转对称性。
19、根据权利要求第15项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造被设在对应于上述多个液晶畴中的每一个液晶畴的那一区域。
20、根据权利要求第15项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造，仅被设在上述多个液晶畴中对应于形成在对应于上述第1电极上的上述实部的区域的液晶畴的那一区域。
21、根据权利要求第15项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造，在不施加电压的状态下也显现使液晶分子呈放射状倾斜配向的配向限制力。
22、根据权利要求第21项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造为突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的凸起。
23、根据权利要求第22项所述的液晶显示器件，其中：
上述液晶层的厚度由突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的上述凸起来规定。
24、根据权利要求第23项所述的液晶显示器件，其中：
上述凸起具有和上述第2基板的基板面所成的角度不到90°的侧面。
25、根据权利要求第21项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造，包含设在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的水平配向性表面。
26、根据权利要求第15项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造，仅在施加电压的状态下显现使液晶分子呈放射状倾斜配向的配向限制力。
27、根据权利要求第26项所述的液晶显示器件，其中：
上述第2配向限制构造包含设在上述第2电极上的开口。
28、一种液晶显示器件，其中：
拥有第1基板，第2基板，设在上述第1基板和上述第2基板之间的垂直配向型液晶层，
有多个分别由设在上述第1基板靠近上述液晶层那一侧的第1电极和设在上述第2基板上且隔着上述液晶层而面朝上述第1电极的第2电极规定的像元区，
上述第1电极，在上述多个像元区中的每一个像元区内拥有多个开口和多个分别被上述多个开口中之至少一部分开口包围起来的单元实部，
上述第2基板，在对应于上述多个单元实部及上述多个开口中至少一个单元实部的那一区域拥有配向限制构造。
29、根据权利要求第28项所述的液晶显示器件，其中：
上述多个单元实部中的每一个单元实部的形状都具有旋转对称性；
30、根据权利要求第28项所述的液晶显示器件，其中：
上述配向限制构造为突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的凸起。
31、根据权利要求第30项所述的液晶显示器件，其中：
上述液晶层的厚度由突出在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的上述凸起来规定。
32、根据权利要求第31项所述的液晶显示器件，其中：
上述凸起有和上述第2基板的基板面所成的角度不到90°的侧面。
33、根据权利要求第28项所述的液晶显示器件，其中：
上述配向限制构造包含设在上述第2基板靠近上述液晶层那一侧的水平配向性表面。
34、根据权利要求第28项所述的液晶显示器件，其中：
上述配向限制构造包含设在上述第2电极上的开口。
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