DE102010000365A1

DE102010000365A1 - Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE102010000365A1
Application number: DE102010000365A
Authority: DE
Inventors: Cheng-Chung Peng; Yuren Shen; Shih-Hung Banciao Fa; Jin-Jei Wu
Original assignee: VastView Technology Inc
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: TW201039004A; TWI390287B; US20100265443A1; US8279386B2; DE102010000365B4

Abstract

Ein Flüssigkristall-Anzeigefeld mit einem hohen Betrachtungswinkel soll bereitgestellt werden, wobei eine Anzeige mit hoher Helligkeit ausgeführt werden soll. Die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung umfasst ein erstes Substrat mit zumindest einer Pixeleinheit und zumindest einer ersten Orientierungsstruktur, einem zweiten Substrat, das gegenüberliegend dem ersten Substrat angeordnet ist, und einer Flüssigkristallschicht, die zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat abgedichtet angeordnet ist und eine negative dielektrische Anisotropie aufweist. Die Pixeleinheit weist eine Pixeleinheit auf, die sich in dem Anzeigebereich befindet, während sich die erste Orientierungsstruktur außerhalb des Anzeigebereichs befindet. Außerdem enthält die Flüssigkristallschicht ein Material mit optischer Dreheigenschaft und wird ein Teil der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht aufgrund der ersten Orientierungsstruktur hin zu dem inneren Abschnitt oder zu dem äußeren Abschnitt der Pixeleinheit verkippt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der taiwanesischen Patentanmeldung Nr. 098113247 , angemeldet am 21. April 2009, deren gesamter Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme mit aufgenommen sei. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung (LCD), insbesondere eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, die mit einem großen Betrachtungswinkel eingesetzt wird.
Verwandter Stand der Technik
Bei einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung (LCD) wird die Lichttransmission durch die unterschiedlichen Polarisationseffekte oder optische Brechungseffekte gesteuert, die durch unterschiedliche Ausrichtungen der Flüssigkristallmoleküle induziert werden, so dass die LCD-Einrichtung das gewünschte Bild erzeugen kann.
Im Allgemeinen hat die herkömmliche TN-LCD-Einrichtung (TN steht für Twisted Nematic bzw. verdrillt nematisch) wegen des Aufbaus und der optischen Eigenschaften der Flüssigkristallmoleküle den Nachteil eines kleinen Betrachtungswinkels. Um dieses Problem zu beheben, sind gewisse andere Arten von LCD-Einrichtungen mit großem Betrachtungswinkel entwickelt worden, beispielsweise eine MVA-LCD-Einrichtung (MVA für Multi-Domain Vertical Alignment bzw. Multidomänen-Vertikalausrichtung) oder eine PVA-LCD-Einrichtung (PVA für Patterned Vertical Alignment bzw. strukturierte vertikale Ausrichtung).
Um den Betrachtungswinkel der LCD-Einrichtung zu vergrößern, wird bei der MVA-Technik ein Pixel in mehrere Domänen unterteilt; somit können die Flüssigkristallmoleküle in unterschiedlichen Domänen in unterschiedliche Richtungen nach unten verkippt werden.
Die 1 zeigt eine herkömmliche MVA-LCD-Einrichtung 1, die zwei Substrate 11 und 12 sowie eine Flüssigkristallschicht 13 aufweist, die zwischen den Substraten 11 und 12 vorgesehen ist. Das Substrat 11 ist ein Treibersubstrat, auf dem eine Pixelelektrode 111, ein Zeilenleiter (nicht gezeigt), ein Spaltenleiter (nicht gezeigt) und ein Dünnschichttransistor (TFT) (nicht gezeigt) ausgebildet sind. Das Substrat 12 ist ein Gegensubstrat, auf dem eine Gegenelektrode 121 und ein Farbfilter (nicht gezeigt) ausgebildet sind.
Die Ausrichtungs- bzw. Orientierungsschichten 112 und 122, die einzeln in den Substraten 11 und 12 aufgenommen bzw. realisiert sind, werden dazu verwendet, um die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 13 vertikal auszurichten. Die Substrate 11 und 12 weisen außerdem konvexe Strukturen 113 bzw. 123 auf, die sich jeweils zwischen der Pixelelektrode 111 und der Gegenelektrode 121 befinden. Wenn an die Substrate 11 und 12 eine Potentialdifferenz angelegt wird, wird die Flüssigkristallschicht 13 in dem elektrischen Feld angeordnet, das durch die Potentialdifferenz erzeugt wird, so dass sich die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 13, die durch das elektrische Feld und die konvexen Strukturen 113 und 123 beeinflusst werden, in unterschiedliche Richtungen nach unten zu verkippen.
In der Perspektive der Lichtemissionsfläche bzw. der Lichteintrittsfläche der LCD-Einrichtung 1 können die konvexen Strukturen 113 und 123 jedoch das Öffnungsweitenverhältnis (Aperture Ratio) beeinflussen, da diese sich innerhalb der Pixelelektrode des Pixels befinden, und weil die Flüssigkristallmoleküle zwischen den konvexen Strukturen 113 und 123 nicht durch das elektrische Feld beeinflusst werden und sich nach unten verkippen, wird in jedem Pixel der singuläre Punkt erzeugt und dies wird Fehler in dem angezeigten Bild hervorrufen.
Deshalb ist eine LCD-Einrichtung mit einem großen Betrachtungswinkel, die keinen singulären Punkt beinhaltet, sehr wünschenswert, um die vorgenannten Probleme zu beheben.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer LCD-Einrichtung, die mit einem großen Betrachtungswinkel eingesetzt wird und keine singuläre Stelle enthält.
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, offenbart die vorliegende Erfindung eine LCD-Einrichtung, die ein erstes Substrat mit zumindest einer Pixeleinheit und zumindest einer Orientierungsstruktur aufweist, einem zweiten Substrat, das gegenüberliegend zu dem ersten Substrat angeordnet ist, und einer Flüssigkristallschicht, die abgedichtet zwischen dem ersten und zweiten Substrat angeordnet ist und eine negative dielektrische Anisotropie aufweist. Die Pixeleinheit weist eine Pixelelektrode auf, die sich in dem Anzeigebereich der LCD-Einrichtung befindet, wobei sich die erste Orientierungsstruktur außerhalb des Anzeigebereichs befindet. Die Flüssigkristallschicht enthält ein Material mit optischer Dreheigenschaft und die erste Orientierungsstruktur zwingt einen Teil der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht dazu, dass diese sich hin zu dem inneren Abschnitt oder dem äußeren Abschnitt der Pixeleinheit verkippen.
Die erste Orientierungsstruktur ist auf dem ersten Substrat oder auf dem zweiten Substrat angeordnet. Gemäß einem Gesichtspunkt liegt der vorbestimmte Neigungswinkel, der durch die erste Orientierungsstruktur ausgebildet wird, zwischen 5° und 80°, so dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht, die ursprünglich senkrecht zu dem ersten oder zu dem zweiten Substrat ausgerichtet waren, um etwa 5 bis 80 Grad zu dem inneren Abschnitt oder dem äußeren Abschnitt geneigt sind.
Wenn die erste Orientierungsstruktur auf dem ersten Substrat vorgesehen ist und an die Flüssigkristallschicht kein elektrisches Feld angelegt wird, wird in der Schnittansicht des ersten und zweiten Substrats ein Teil der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht durch die erste Orientierungsstruktur beeinflusst und verkippt, anstatt dass diese senkrecht zum ersten Substrat stehen, und steht ein gewisser Teil im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Substrat.
Wenn ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, werden außerdem die Flüssigkristallmoleküle in einer Teilschicht der Flüssigkristallschicht in einem konzentrischen Muster aus Kreisen, einem spiralförmigen Muster oder einem ringförmigen Muster ausgerichtet. Beispielsweise variieren die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht allmählich zwischen dem ersten und zweiten Substrat entweder ausgehend von dem ersten Substrat zum zweiten Substrat oder in umgekehrter Richtung. In dem Anzeigebereich werden die Flüssigkristallmoleküle in einer Teilschicht, die parallel zu dem ersten Substrat oder dem zweiten Substrat ist, in unterschiedlichen Orientierungen bzw. Ausrichtungen und nicht in einer einzigen Orientierung bzw. Ausrichtung nach unten verkippt. Die Art und Weise der Verkippung dieser Flüssigkristallmoleküle verbessert die Abhängigkeit von dem Azimut-Winkels, so dass im Vergleich zu der herkömmlichen LCD-Einrichtung mit vertikaler Ausrichtung der Effekt eines breiteren Betrachtungswinkels erzielt werden kann.
Wenn ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, werden außerdem die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht allmählich von dem ersten Substrat hin zum zweiten Substrat verdrillt. Beispielsweise variiert in der Schnittansicht des ersten und zweiten Substrats die Verdrillung bzw. Verkippung der Flüssigkristallmoleküle mit der Stärke des elektrischen Feldes.
Wenn ein schwächeres elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, werden beispielsweise die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist, allmählich aus einer vertikalen Drehstellung in eine horizontale Drehstellung verdreht und dann allmählich von einer horizontalen Drehstellung in eine vertikale Drehstellung. Wenn das elektrische Feld, das an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, stärker wird, werden die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist, allmählich von einer vertikalen Drehstellung in eine horizontale Drehstellung verdreht, dann allmählich in eine horizontale Drehstellung verdreht und dann allmählich von einer horizontalen Drehstellung in eine vertikale Drehstellung verdreht.
Die Flüssigkristallmoleküle werden von dem ersten Substrat zum zweiten Substrat um mindestens 90 Grad verdreht, so dass die LCD-Einrichtung den Vorteil einer TN-LCD-Einrichtung (TN für Twisted Nematic) aufweist, bei der die Lichttransmission entsprechend den optischen Dreheigenschaften der Flüssigkristallmoleküle verbessert ist.
Außerdem sind die Flüssigkristallmoleküle in einer Teilschicht der Flüssigkristallschicht nach unten verkippt zu einem flachen Gebilde, das in einer Ebene parallel zu dem ersten Substrat verdreht ist. Die Verdrehung hängt von der Stärke des elektrischen Feldes ab.
Die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht bestehen aus einem nematischen Flüssigkristallmaterial, beispielsweise aus einem nematischen Flüssigkristallmaterial mit einer negativen dielektrischen Anisotropie. Die Flüssigkristallmoleküle können entlang einer Achse verdreht werden und verfügen über die optischen Dreheigenschaften, falls das Material mit optischer Dreheigenschaft, beispielsweise ein optisch aktives bzw. chirales Material, zu der Flüssigkristallschicht hinzugefügt wird. Um für ein ausreichendes Volumen für die Verdrehung der Flüssigkristallmoleküle zu sorgen, liegt das Verhältnis der Dicke der Flüssigkristallschicht zu der optischen Dreh-Ganghöhe im Bereich zwischen 0,16 und 0,42.
Die erste Orientierungsstruktur kann ein konvexes Gebilde oder ein konkaves Gebilde sein. Wenn diese auf dem ersten Substrat angeordnet ist, kann die erste Orientierungsstruktur durch den Zeilenleiter oder den Spaltenleiter des ersten Substrats, durch den Spalt der Pixelelektrode oder durch ein zusätzliches Element ausgebildet werden. Wenn diese hingegen auf dem zweiten Substrat angeordnet ist, kann die erste Orientierungsstruktur durch eine schwarze Matrix, ein zusätzliches Element oder den Spalt einer Gegenelektrode auf dem zweiten Substrat ausgebildet werden.
Die LCD-Einrichtung kann eine zweite Orientierungsstruktur aufweisen, die auf einem anderen Substrat als die erste Orientierungsstruktur angeordnet ist. Beispielsweise ist die erste Orientierungsstruktur auf dem ersten Substrat angeordnet und ist die zweite Orientierungsstruktur auf dem zweiten Substrat angeordnet, um einen vorbestimmten Neigungswinkel zwischen 5 Grad und 80 Grad auszubilden. Wenn kein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, steht ein Teil der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht in etwa senkrecht auf das zweite Substrat und ist ein Teil der Flüssigkristallmoleküle aufgrund des Einflusses durch die erste und zweite Orientierungsstruktur verkippt.
Die zweite Orientierungsstruktur ist ein konvexes Gebilde oder ein konkaves Gebilde, das durch den Spalt einer schwarzen Matrix, ein zusätzliches Element oder eine Gegenelektrode des zweiten Substrats ausgebildet sein kann.
Die zweite Orientierungsstruktur befindet sich außerhalb des Anzeigebereichs und ist in Entsprechung zu der ersten Orientierungsstruktur angeordnet. Alternativ können die erste Orientierungsstruktur und die zweite Orientierungsstruktur alternierend angeordnet sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel weist das erste Substrat oder das zweite Substrat außerdem eine Ausrichtungseinrichtung auf, welche einen Teil der Flüssigkristallmoleküle vertikal ausrichtet und auf demselben Substrat oder auf einem anderen Substrat als die erste Orientierungsstruktur angeordnet sein kann. Wenn die Ausrichtungseinrichtung und die erste Orientierungsstruktur auf demselben Substrat angeordnet sind, kann die Ausrichtungseinrichtung die erste Orientierungsstruktur bedecken, so dass ein anderer Teil der Flüssigkristallmoleküle hin zu dem inneren Abschnitt der Pixeleinheit verkippt ist; ansonsten braucht die Ausrichtungseinrichtung die erste Orientierungsstruktur nicht bedecken, so dass ein gewisser anderer Teil der Flüssigkristallmoleküle in Entsprechung nur zu der ersten Orientierungsstruktur verkippt ist.
Sowohl das erste Substrat als auch das zweite Substrat können außerdem die Ausrichtungseinrichtung aufweisen, die einen gewissen anderen Teil der Flüssigkristallmoleküle vertikal ausrichten kann.
Eine oder mehrere erste Orientierungsstrukturen sind um die Pixelelektrode herum angeordnet. Beispielsweise kann das Muster der ersten Orientierungsstruktur eine Wand darstellen, welche die Pixelelektrode einkreist, oder kann eine Mehrzahl von ersten Orientierungsstrukturen um die Pixelelektrode herum angeordnet sein, beispielsweise sind die ersten Orientierungsstrukturen benachbart zu zumindest zwei Eckbereichen der Pixelelektrode, zu zumindest zwei Seiten derselben oder zumindest einem Eckbereich und zumindest einer Seite desselben angeordnet.
Außerdem weist die Pixeleinheit zwei Unterpixelbereiche auf und sind die ersten Orientierungsstrukturen benachbart zu zumindest zwei Eckbereichen oder zu zumindest zwei Seiten der Unterpixelbereiche angeordnet.
Gemäß einem Gesichtspunkt weist das erste Substrat eine Mehrzahl der Pixeleinheiten auf, die jeweils einer Farbe entsprechen und durch einen Kreuzungsbereich eines Zeilen- und Spaltenleiters ausgebildet werden, wobei jedes Pixel durch eine gewisse Anzahl der Pixeleinheiten ausgebildet ist. Diese Pixeleinheiten entsprechen beispielsweise jeweils der Farbe rot, grün oder blau. Eine Pixeleinheit kann außerdem eine Mehrzahl von Unterpixelbereichen aufweisen.
In der Flüssigkristallschicht braucht der Bereich aus einem Muster aus konzentrischen Kreisen oder einem spiralförmigen Muster nicht auf eine Pixeleinheit, ein Pixel, einen Unterpixelbereich einer Pixeleinheit, einer Mehrzahl von Unterpixelbereichen oder eine Mehrzahl von Pixeln beschränkt sein.
Auf Grundlage der vorstehenden Beschreibung ist es die Aufgabe der erfindungsgemäßen LCD-Einrichtung, die keinen singulären Punkt aufweist, die Lichttransmission durch die optischen Dreheigenschaften der Flüssigkristallmoleküle zu verbessern und den Kontrast durch die Vertikalausrichtung der Flüssigkristallmoleküle zu verbessern, so dass die erfindungsgemäße LCD-Einrichtung nicht nur die Vorteile sowohl der herkömmlichen TN-LCD-Einrichtung und der MVA-LCD-Einrichtung miteinander verbindet, sondern auch das Lichtleckproblem verhindert, das bei der herkömmlichen TN-LCD-Einrichtung auftritt.
Zusammenfassend offenbart die erfindungsgemäße LCD-Einrichtung, dass sich die erste Orientierungsstruktur außerhalb des Anzeigebereichs befindet und bewirkt, dass sich die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht hin zu dem inneren Abschnitt der Pixelelektrode verkippen. Im Vergleich zu der herkömmlichen MVA-LCD-Einrichtung behebt die erfindungsgemäße LCD-Einrichtung nicht nur den visuellen Fehler, der durch den singulären Punkt hervorgerufen wird, sondern erzielt auch die Wirkung eines großen Betrachtungswinkels.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann man besser anhand der ausführlichen Beschreibung und beigefügten Zeichnungen verstehen, die nur einer Erläuterung dienen und somit die vorliegende Erfindung nicht beschränken sollen, worin:
1 eine schematische Ansicht einer herkömmlichen MVA-Flüssigkristallanzeigeeinrichtung ist;
2A eine Draufsicht auf eine LCD-Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2B eine Seitenansicht der LCD-Einrichtung gemäß der 2A ist;
3 eine schematische Ansicht eines drehenden Flüssigkristallmoleküls ist;
4, 5A und 5B schematische Ansichten der LCD-Einrichtung gemäß der 2A ist, wobei an die Flüssigkristallschicht ein elektrisches Feld angelegt ist;
6A bis 6C schematische Ansichten der Ausrichtungen der verschiedenen Flüssigkristall-Unterschichten gemäß der 5B sind;
7A bis 7D schematische Ansichten einer LCD-Einrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind;
8A und 8B Kurven der LCD-Einrichtung gemäß der 7D mit Auftragung der Spannung gegen die Lichttransmission sind;
9 eine schematische Ansicht einer LCD-Einrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
10A und 10B schematische Ansichten einer LCD-Einrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind;
11A bis 11H schematische Ansichten von Varianten einer Orientierungsstruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind;
12 und 13 schematische Ansichten einer LCD-Einrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind;
14A bis 16 schematische Ansichten einer LCD-Einrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind; und
17 und 18 schematische Ansichten einer LCD-Einrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden, die anhand der beigefügten Zeichnungen erfolgt, worin die gleichen Bezugszeichen sich auf die gleichen Elemente beziehen.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele werden auf der Grundlage einer transmissiven LCD-Einrichtung sowie einer transflektiven LCD-Einrichtung dargelegt.
2A ist eine Draufsicht auf eine LCD-Einrichtung 2 und die 2B ist eine Seitenansicht der LCD-Einrichtung 2. Wie in den 2A und 2B gezeigt, weist die LCD-Einrichtung 2, die einen großen Betrachtungswinkel und keinen singulären Punkt aufweist, ein erstes Substrat 21, ein zweites Substrat 22, das gegenüberliegend zum ersten Substrat und in etwa parallel zu diesem angeordnet ist, eine Flüssigkristallschicht 23, die zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 22 vorgesehen ist, sowie eine Mehrzahl von ersten Orientierungsstrukturen 24 auf. Ein Material mit optischer Dreheigenschaft, beispielsweise ein optisch aktives bzw. chirales Material, ist der Flüssigkristallschicht 22 hinzugefügt. Die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht werden entlang einer Achse gedreht, die parallel zu einer Normalen auf das erste Substrat 21 verläuft, und verfügen über die optischen Dreheigenschaften.
Das erste Substrat 21 kann ein Treibersubstrat sein, das eine Grundplatte 211, eine Mehrzahl von Pixeleinheiten 212, eine Mehrzahl von Zeilenleitern 213 und eine erste Mehrzahl vom Spaltenleitern 214 aufweist, und eine erste Orientierungsstruktur 24 und eine Pixeleinheit 212 werden als ein Beispiel hierfür verwendet und sind in den Figuren zur Vereinfachung der Darstellung dargestellt. Die Pixeleinheit 212 weist eine Pixelelektrode 2121 und einen Dünnschichttransistor (TFT) 2122 auf, die auf der Grundplatte 211 vorgesehen sind, beispielsweise einem Glassubstrat, und die Pixelelektrode 2121 befindet sich in dem Anzeigebereich. Die erste Orientierungsstruktur 24, der TFT 2122, der Zeilenleiter 213 und der Spaltenleiter 214 befinden sich außerhalb des Anzeigebereichs. Außerdem kann eine schwarze Matrix (nicht gezeigt) zwischen den beiden Pixeleinheiten 212 vorgesehen sein.
Das zweite Substrat 22 kann ein Gegensubstrat mit einer Grundplatte 221, einer Gegenelektrode 222 und Farbfiltern (nicht gezeigt) sein und eine schwarze Matrix (nicht gezeigt) kann außerdem zwischen den beiden Filtern vorgesehen sein.
Eine Treiberschaltung (nicht gezeigt) steuert die TFTs 2122 über die Zeilenleiter 213 und Spaltenleiter 214, so dass die Daten in den Pixelkondensator geschrieben werden können, der durch die Pixelelektrode 2121 und die Gegenelektrode 222 ausgebildet wird, die aus einem transparenten leitfähigen Material, wie beispielsweise ITO, besteht. Die Schreibdaten induzieren auf der Flüssigkristallschicht 23 zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 22 ein elektrisches Feld.
Wie in der 2B gezeigt, soll erste Orientierungsstruktur 24 bewirken, dass sich ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 in der Flüssigkristallschicht 23 zum inneren Teil der Pixeleinheit 212 hin neigt, und ein anderer Teil der Flüssigkristallmoleküle 232 in der Flüssigkristallschicht 23 ist vertikal ausgerichtet.
Der vorbestimmte Neigungswinkel, der durch die erste Orientierungsstruktur 24 ausgebildet bzw. vorgegeben wird, liegt beispielsweise zwischen 5° und 80°, so dass sich die Orientierung von einigen der Flüssigkristallmoleküle 231 in der Flüssigkristallschicht 23 von einem Zustand senkrecht zum ersten Substrat 21 hin zu einem Zustand geneigt zum inneren Teil der Pixeleinheit 212 ändert, mit einem Neigungswinkel von etwa 5 Grad bis 80 Grad. Dabei stellt der vorbestimmte Winkel einen Winkel dar, der zwischen der Längsachse des Flüssigkristallmoleküls und der Normalen auf das erste Substrat 21 eingeschlossen wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind die ersten Orientierungsstrukturen 24, bei denen es sich beispielsweise um konvexe Objekte handelt, wenngleich die Erfindung nicht darauf beschränkt sein soll, um die gesamte Pixelelektrode 2121 herum angeordnet; trotzdem kann es sich bei den ersten Orientierungsstrukturen 24 auch um konkave Objekte handeln.
Aus der Perspektive des Querschnitts AA' des ersten Substrats 21 und des zweiten Substrats 22 sind, wie in der 2B gezeigt, einige Flüssigkristallmoleküle 231 relativ zu dem ersten Substrat 21 geneigt statt senkrecht zu stehen, und zwar unter dem Einfluss der ersten Orientierungsstruktur 24, und stehen gewisse andere Flüssigkristallmoleküle 232 in der Flüssigkristallschicht 23 in etwa senkrecht auf das erste Substrat 21, weil das an die Flüssigkristallschicht 23 kein elektrisches Feld angelegt ist.
Das Flüssigkristallmolekül der Flüssigkristallschicht 23 ist ein nematisches Flüssigkristallmaterial, beispielsweise ein nematisches Flüssigkristallmaterial mit einer negativen dielektrischen Anisotropie. Die Flüssigkristallmoleküle können entlang einer Achse verdreht werden und weisen optische Dreheigenschaften auf, falls ein Material mit optischer Dreheigenschaft, beispielsweise ein optisch aktives Material, zu der Flüssigkristallschicht 23 hinzugefügt ist. Um für ein ausreichendes Volumen für eine Verdrehung der Flüssigkristallmoleküle zu sorgen, reicht das Verhältnis der Dicke der Flüssigkristallschicht 23 zur Drehganghöhe von 0,16 bis 0,42.
Wie in der 3 gezeigt, wird der Drehwinkel der Flüssigkristallmoleküle in Ψ-Richtung durch Einstellen des d/p-Parameters eingestellt, wobei p eine chirale Ganghöhe bzw. Drehganghöhe ist und d die Dicke der Flüssigkristallschicht 23, die Dicke des Zellenspalts oder der Abstand zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweit Substrat 22 ist.
Die erste Orientierungsstruktur 24 sorgt für eine Vorneigungsrichtung (pre-inclined direction) der Flüssigkristallmoleküle und ermöglicht eine Kraft, um die Flüssigkristallmoleküle in einer zentralsymmetrischen Form auszurichten, und die Kraft kann beispielsweise von einem schräg verlaufenden elektrischen Feld herrühren. Die 4 ist eine schematische Ansicht der LCD-Einrichtung 2 gemäß der 2A, wobei an die Flüssigkristallschicht 23 ein elektrisches Feld angelegt ist. Das schräg verlaufende elektrische Feld beeinflusst die Flüssigkristallmoleküle um die erste Orientierungsstruktur 24 herum, so dass sich die Flüssigkristallmoleküle zu dem inneren Abschnitt der Pixelelektrode 2121 hin neigen. Der Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle variiert mit dem Abstand zwischen dem Flüssigkristallmolekül und der ersten Orientierungsstruktur 24; dabei können die Flüssigkristallmoleküle unter dem Einfluss des Materials mit optischer Dreheigenschaft allmählich von dem ersten Substrat 21 zu dem zweiten Substrat 22 hin gedreht werden, wobei der Drehwinkel bzw. die Verkippung der Flüssigkristallmodule von der Stärke des elektrischen Felds abhängt.
Wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, neigen sich die Flüssigkristallmoleküle in der Unterschicht bzw. Teilschicht der Flüssigkristallschicht 23 allmählich weg vom Rand der Pixelelektrode 2121 und hin zu deren innerem Abschnitt, so dass die Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht der Flüssigkristallschicht 23 in einem Muster aus konzentrischen Kreisen, einem Spiralmuster oder einem Ringmuster ausgerichtet werden. Beispielsweise variieren die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 23 allmählich zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 22, und zwar entweder ausgehend von dem ersten Substrat 21 zu dem zweiten Substrat 22 oder umgekehrt. In dem Anzeigebereich verkippen die Flüssigkristallmoleküle in einer Teilschicht der Flüssigkristallschicht 23, die parallel zu dem ersten Substrat 21 oder dem zweiten Substrat 22 ist, abwärts mit unterschiedlichen Orientierungen anstelle von identischen Orientierungen und somit verbessert die Art und Weise der Verkippung bzw. Neigung der Flüssigkristallmoleküle die Abhängigkeit von dem Azimut-Winkel. Die Formen der ausgerichteten Flüssigkristallmoleküle in jeder Teilschicht sind in den 6A bis 6C gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichttransmission in sämtliche Richtungen durch die Flüssigkristallmoleküle in dem Anzeigebereich in etwa gleich, so dass die LCD-Einrichtung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu der herkömmlichen LCD-Einrichtung mit vertikaler Ausrichtung über einen größeren bzw. breiteren Betrachtungswinkel verfügt.
Wenn ein schwaches elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, wie in der 4 gezeigt, werden gemäß der 5A die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht allmählich von dem ersten Substrat 21 zum zweiten Substrat 22 hin gedreht, so dass die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle allmählich von vertikal in horizontal mit zunehmender Verdrehung übergehen und dann allmählich von horizontal in vertikal mit zunehmender Verdrehung übergehen. Die Verdrehung der Flüssigkristallmoleküle entlang der Normalen auf das erste Substrat 21 hängt von der Stärke des elektrischen Felds ab.
Wenn ein starkes elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht 23 abgelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht 23 allmählich von dem ersten Substrat 21 zum zweiten Substrat 22 verdreht, wie in der 5B gezeigt, so dass die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle allmählich von vertikal in horizontal mit zunehmender Verdrehung übergehen, dann in eine horizontale Orientierung verdreht werden und dann allmählich von horizontal in vertikal mit zunehmender Verdrehung übergehen. In jeder der Teilschichten L₁ bis L₄ der Flüssigkristallschicht wird die Form der ausgerichteten Flüssigkristallmoleküle durch das Material mit optischer Dreheigenschaft und durch die erste Orientierungsstruktur 24 in unterschiedlichem Ausmaß beeinflusst, so dass die Verdrehung der Flüssigkristallmoleküle in Ψ-Richtung in den verschiedenen Teilschichten unterschiedlich ist und die Formen der ausgerichteten Flüssigkristallmoleküle in den verschiedenen Teilschichten unterschiedlich sind. Wenn beispielsweise die Flüssigkristallmoleküle um 90 Grad in Θ-Richtung verkippt werden und in Ψ-Richtung um 90 Grad verdreht werden, sind die Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht in einem Muster aus konzentrischen Kreisen ausgerichtet bzw. orientiert.
Wenn ein starkes elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle von dem ersten Substrat 21 zum zweiten Substrat 22 um mindestens 90 Grad verdreht, so dass die LCD-Einrichtung 2 den Vorteil der TN-LCD- Einrichtung erhält (TN für Twisted Nematic), also dass die Lichttransmission aufgrund der optischen Dreheigenschaften der Flüssigkristallmoleküle verbessert wird.
Wenn außerdem ein starkes elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht L₂ der Flüssigkristallschicht 23 abwärts verkippt in eine flache Orientierung und auf eine Ebene parallel zum ersten Substrat 21 gedreht, wobei die Verdrehung von der Stärke des elektrischen Feldes abhängt.
Die 6A bis 6C zeigen jeweils das Muster der Teilschichten L₁ bis L₄ in der Flüssigkristallschicht 23 gemäß der 5B. Die Flüssigkristallmoleküle in jeder Teilschicht L₁ bis L₄ sind in einem Muster aus konzentrischen Kreisen, einem Spiralmuster oder einem Ringmuster ausgerichtet, wobei die Normale auf das erste Substrat 21 als Mittenachse dient. In der Praxis sind einige Flüssigkristallmoleküle nahe der Mitte der Pixelelektrode 2121 in einem Kreismuster ausgerichtet, während gewisse andere Flüssigkristallmoleküle nahe dem Rand der Pixelelektrode 2121 entsprechend der Form deren Randes ausgerichtet sind; wenn beispielsweise die Pixelelektrode 2121 rechteckförmig ist, sind die Flüssigkristallmoleküle nahe dem Rand der Pixelelektrode 2121 in der rechteckförmigen Form ausgerichtet.
Das von der ersten Orientierungsstruktur ausgebildete schräg verlaufende elektrische Feld bewirkt, dass die Flüssigkristallmoleküle sich in einer zentralsymmetrischen Form ausrichten, und führt dazu, dass sich die Flüssigkristallmoleküle in den verschiedenen Teilschichten L₁ bis L₄ in den zentralsymmetrischen Formen ausrichten, die nicht exakt gleich sind. Die Flüssigkristallmoleküle in den Teilschichten L₁ bis L₄, die sich näher an der ersten Orientierungsstruktur 24 befinden, sind in Form einer Spirale ausgerichtet und diejenigen in einem inneren Bereich der Teilschichten L₁ bis L₄, die weiter weg von der ersten Orientierungsstruktur sind, sind in einem Muster aus konzentrischen Kreisen ausgerichtet, während diejenigen in dessen äußerem Bereich in der Form des Randes der Pixeleinheit 212 ausgerichtet sind.
Außerdem werden diese Flüssigkristallmoleküle in den unterschiedlichen Teilschichten zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 22 von dem elektrischen Feld beeinflusst und in einer dreidimensionalen zentralsymmetrischen Form ausgerichtet.
Die 6A bis 6C sind schematische Ansichten für die Ausrichtung der unterschiedlichen Flüssigkristall-Teilschichten L₁ bis L₄ gemäß der 5B. Wie in der 6A gezeigt, wird die untere Teilschicht L₁ sehr stark durch die erste Orientierungsstruktur 24 beeinflusst; um genauer zu sein werden die Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht L₁ dann, wenn eine hohe Spannung angelegt wird, durch die benachbarte erste Orientierungsstruktur 24 in Θ-Richtung relativ zu der Z-Achse beeinflusst, so dass die Flüssigkristallmoleküle nach unten und hin zum Zentrum der Pixeleinheit 212 verkippt werden. Diese Flüssigkristallmoleküle werden im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn in Ψ-Richtung auf der X-Y-Ebene verdreht, und zwar in Abhängigkeit von dem Material mit optischer Dreheigenschaft, so dass die Flüssigkristallmoleküle in einer Spiralform ausgerichtet werden, beispielsweise in einer Spiralform um eine Achse verteilt angeordnet werden, bei der es sich um die Normale auf das erste Substrat 21 handelt.
Gemäß den 6B und 6C nimmt die Beeinflussung der Flüssigkristallmoleküle der oberen Teilschicht durch die erste Orientierungsstruktur 24 allmählich ab. Für die kontinuierliche Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle nimmt der Verkippungseffekt der Flüssigkristallmoleküle hin zur Mitte der Pixeleinheit 212 in Θ-Richtung allmählich ab und in Ψ-Richtung werden die Flüssigkristallmoleküle durch das Material mit optischer Dreheigenschaft im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn verdreht, so dass diese in einer Form ausgerichtet sind, die beinahe einem konzentrischen Kreis oder einer konzentrischen Kreisform entspricht.
Weil die Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht L₂ dennoch von der ersten Orientierungsstruktur 24 beeinflusst werden, und zwar nicht so stark wie in der Teilschicht L₁, ist deren verteilte Form spiralförmig und ähnlicher zu einem konzentrischen Kreis als die Form der ausgerichteten Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht L₁, wie in der 6B gezeigt.
Wie in der 6C gezeigt, hat die erste Orientierungsschicht 24 einen geringeren Einfluss auf die obere Teilschicht L₃, so dass die Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht L₃ in Form eines konzentrischen Kreises um diejenige Achse verteilt angeordnet sind, welche die Normale auf das erste Substrat 21 ist.
Die Ausrichtung und Verteilung der Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht L₄ sind ähnlich zu der Spiralverteilung der Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht L₁, sodass eine ausführliche Beschreibung davon ausbleiben soll.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist die LCD-Einrichtung 2 ein LCD-Feld, in welchem die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 23 überwiegend vertikal ausgerichtet sind, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist; so dass die LCD-Einrichtung 2 den Vorteil einer MVA-LCD-Einrichtung aufweist, um den normalen Schwarz-Zustand mit ausreichender Dunkelheit zur Verfügung zu stellen. Weil die erste Orientierungsschicht 24 auf der Außenseite des Anzeigebereichs angeordnet ist, verkippen sich die Flüssigkristallmoleküle auch nach unten, hin zum inneren Teil der Pixelelektrode. Das Material mit optischer Dreheigenschaft ist zu der Flüssigkristallschicht 23 hinzugefügt und bewirkt eine Drehung der Flüssigkristallmoleküle, so dass die Flüssigkristallmoleküle, die spiralförmig oder in Form eines konzentrischen Kreises ausgerichtet sind, dabei nicht an irgendeiner Stelle einen singulären Punkt erzeugen und dies verhindert, dass die singulären Punkte zu einem sichtbaren Fehler in dem Anzeigebereich führen, und verbessert das Öffnungsweitenverhältnis. Wenn außerdem eine Spannung an die Flüssigkristallmoleküle angelegt wird, neigen diese dazu, sich nach unten, hin zum inneren Teil der Pixelelektrode, ausgehend vom Rand der Pixelelektrode zu verkippen, wohingegen die Flüssigkristallmoleküle in der Flüssigkristallschicht zusammengestaucht und in symmetrischer Form ausgerichtet werden.
Weil die Flüssigkristallmoleküle mit dem Material mit optischer Dreheigenschaft die optischen Dreheigenschaften aufrecht erhalten, kann die Lichttransmission erhöht werden, wenn die Flüssigkristallmoleküle verdrillt sind, und der Kontrast erhöht sich in einem normalen Schwarz-Zustand für die Flüssigkristallmoleküle, die eine geringe Transmission aufweisen.
Wenngleich die LCD-Einrichtung 2 einen einfachen Aufbau aufweist, wie vorstehend beschrieben, kann dennoch eine hochqualitative Anzeige mit einem großen Betrachtungswinkel und einen hohen Kontrast erzielt werden.
Außerdem ist der Leck-Bereich des Pixels, der durch die Orientierungsstruktur verursacht wird, kleiner als derjenige Bereich, der bei der herkömmlichen Technologie zur Erzielung eines großen Betrachtungswinkels bewirkt wird, so dass die schwarze Matrix nicht unbedingt auf dem ersten Substrat vorgesehen sein braucht, was den tatsächlichen Anzeigebereich und das Öffnungsweitenverhältnis verbessert.
Die erste Orientierungsstruktur 24 ist bei dem Ausführungsbeispiel als konvexer Gegenstand als ein Beispiel dargestellt, wenngleich die Erfindung nicht darauf beschränkt sein soll; es kann sich dabei auch um einen konkaven Gegenstand handeln. Alternativ kann die erste Orientierungsstruktur 24 auch durch den Spaltenleiter oder den Zeilenleiter auf dem ersten Substrat oder von dem Spalt der Pixelelektrode ausgebildet werden.
Die Anordnung der Ausrichtungseinrichtung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden.
Die 7A bis 7D sind schematische Ansichten einer LCD-Einrichtung 2a. Wie in den 7A bis 7D gezeigt, weist das erste Substrat 21 außerdem eine erste Ausrichtungseinrichtung 215 auf, die oberhalb der Pixelelektrode 2121 und in etwa parallel zu dem ersten Substrat 21 vorgesehen ist. Die erste Ausrichtungseinrichtung 215 soll die Flüssigkristallmoleküle 232 entlang der Normalen der ersten Ausrichtungseinrichtung 215 bringen, so dass die Flüssigkristallmoleküle 232 in etwa senkrecht auf die Oberfläche der ersten Ausrichtungseinrichtung 215 stehen und sich die Flüssigkristallmoleküle 231 in der Nähe der ersten Orientierungsstruktur 24 hin zu einer bestimmten Richtung verkippen können, so dass diese einen vorbestimmten Neigungswinkel ausbilden können.
Wie in der 7A gezeigt, bedeckt die erste Ausrichtungseinrichtung 215 die erste Orientierungsstruktur 24, so dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 der Flüssigkristallschicht 23 sich hin zum inneren Teil der Pixeleinheit 212 verkippt und gewisse Flüssigkristallmoleküle 232 vertikal ausgerichtet sind.
Bei der Ausrichtungseinrichtung 215 ist ein Teil 2151 parallel auf der Pixelelektrode 2121 vorgesehen, um die Flüssigkristallmoleküle 232 dazu zu zwingen, sich in einer Richtung in etwa senkrecht zu dem ersten Substrat 21 auszurichten; und ein anderer Teil 2152 bedeckt die erste Orientierungsstruktur 24. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird der Teil 2152 durch die erste Orientierungsstruktur 24 beeinflusst, so dass sich die Flüssigkristallmoleküle 231 verkippen, anstatt dass diese senkrecht zu dem ersten Substrat 21 stehen. Mit anderen Worten, die erste Orientierungsstruktur 24 bewirkt, dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 der Flüssigkristallschicht 23 sich hin zum inneren Teil der Pixeleinheit 212 neigt bzw. verkippt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt, wie in der 7B gezeigt, bedeckt die erste Ausrichtungseinrichtung 215 nicht die erste Orientierungsstruktur 24, so dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 der Flüssigkristallschicht 23 sich unter dem Einfluss der ersten Orientierungsstruktur 24 verkippt und gewisse Flüssigkristallmoleküle 232 vertikal ausgerichtet sind.
Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt, wie in der 7C gezeigt, ist die erste Ausrichtungseinrichtung 215 zwischen der ersten Orientierungsstruktur 24 und der Pixelelektrode vorgesehen. Die erste Orientierungsstruktur 24 ist auf der Oberfläche der ersten Ausrichtungseinrichtung 215 vorgesehen, so dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 23 sich unter dem Einfluss der ersten Orientierungsstruktur 24 verkippt und gewisse Flüssigkristallmoleküle 232 vertikal ausgerichtet sind.
Obwohl in den 7A bis 7C gezeigt ist, dass das erste Substrat 21 eine Ausrichtungseinrichtung aufweist und das zweite Substrat 22 keine solche aufweist, soll dies zu keiner Beschränkung führen. Das zweite Substrat 22 kann außerdem eine Ausrichtungseinrichtung aufweisen.
Wie in der 7D gezeigt, weist das zweite Substrat 22 außerdem eine zweite Ausrichtungseinrichtung 223 auf, welche die Flüssigkristallmoleküle dazu zwingt, sich in der Richtung der Normalen auf die zweite Ausrichtungseinrichtung 223 auszurichten, so dass die Flüssigkristallmoleküle in etwa senkrecht auf der Oberfläche der zweiten Ausrichtungseinrichtung 223 stehen. Das zweite Substrat 22 in der 7D kann als das zweite Substrat 22 in den 7B und 7C betrachtet werden, so dass eine ausführliche Beschreibung hiervon unterbleibt.
Wenngleich das erste Substrat 21 keine Ausrichtungseinrichtung aufweist, kann das zweite Substrat 22 außerdem trotzdem eine solche aufweisen.
Die Kurve der Spannung aufgetragen gegen die Lichttransmission der LCD-Einrichtung 2a ist in der 8A gezeigt.
Es ist ersichtlich, dass die Lichttransmission der LCD-Einrichtung 2 in der 8A größer ist als diejenige der herkömmlichen LCD-Einrichtung mit vertikaler Ausrichtung (VA; Vertical Alignment) gemäß der 8B. Wenn die Spannung höher als 4 V ist, beginnt die Lichttransmission der herkömmlichen LCD-Einrichtung mit vertikaler Ausrichtung abzufallen, weil die Phasendifferenz (m + 1/2)π (wobei m eine Ganzzahl ist) übersteigt, um so den Betriebsbereich der Spannung zu verschmälern.
Wenn die Spannung höher als 4 V ist, steigt die Transmission der LCD-Einrichtung 2 mit den optischen Dreheigenschaften kontinuierlich an, was so zu einer Verbreiterung des Betriebsbereichs der Spannung führt.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die LCD-Einrichtung 2b als Überwachungseinrichtung verwendet.
Die 9 ist eine schematische Darstellung einer LCD-Einrichtung 2b. Anhand der 9 weist die LCD-Einrichtung 2b außerdem eine erste Polarisationsscheibe 25 auf, die auf dem ersten Substrat 21 vorgesehen ist, eine zweite Polarisationsscheibe 26, die auf dem zweiten Substrat 22 vorgesehen ist, sowie eine Rückbeleuchtungsquelle 27, die dem ersten Substrat 21 gegenüberliegt. Das von der Rückbeleuchtungsquelle 27 abgestrahlte Licht durchlauft die Anordnung in der folgenden Reihenfolge: erste Polarisationsscheibe 25, erstes Substrat 21, die Flüssigkristallschicht 23, das zweite Substrat 22 und die zweite Polarisationsscheibe 26, wobei die Polarisationsachsen der ersten Polarisationsscheibe 25 und der zweiten Polarisationsscheibe 26 senkrecht aufeinander stehen.
In dieser Konfiguration ist die LCD-Einrichtung 2b als Standartwert normalerweise schwarz, das heißt, wenn kein elektrischen Feld zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 22 anliegt, werden die Flüssigkristallmoleküle nicht miteinander verdrillt oder nach unten verkippt, so dass das Licht von den beiden Polarisationsscheiben herausgefiltert wird. Wenn ein elektrisches Feld zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 22 anliegt, werden die Flüssigkristallmoleküle verdrillt oder nach unten verkippt, so dass ein Teil des Lichts nicht von den Polarisationsscheiben herausgefiltert wird.
Die meisten der Flüssigkristallmoleküle sind zwischen dem ersten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 22 vertikal ausgerichtet, bevor ein elektrisches Feld angelegt wird, so dass die Flüssigkristallmoleküle ähnliche Eigenschaften wie bei der LCD-Einrichtung mit vertikaler Ausrichtung (VA-LCD-Einrichtung) aufweisen und somit ein normal schwarzer Zustand mit einem geringen Leckverlust erhalten werden kann. Wenn ein elektrisches Feld anliegt, werden die Flüssigkristallmoleküle jedoch nicht nach unten in Θ-Richtung sondern in Ψ-Richtung verkippt. Weil die Flüssigkristallmoleküle der herkömmlichen LCD-Einrichtung mit vertikaler Ausrichtung nur in Θ-Richtung nach unten verkippt werden, wenn eine Spannung angelegt wird, haben die Flüssigkristallmoleküle senkrecht oder parallel zur Polarisationsachse der Polarisierungsscheibe überhaupt keinen Einfluss auf die Lichttransmission. Im Vergleich zum Vorgenannten ist die Flüssigkristallschicht bei diesem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, um sich in der Ψ-Richtung um 90° zu verdrehen, und die optischen Dreheigenschaften können erneut in der Struktur verwendet werden, wenn die Polarisationsachsen der ersten Polarisationsscheibe 25 und der zweiten Polarisationsscheibe 26 senkrecht aufeinander stehen, um die Nachteile der herkömmlichen LCD-Einrichtung mit vertikaler Ausrichtung zu verbessern und eine höhere Lichttransmission zu erzielen.
Die nachfolgenden Beispiele werden verwendet, um alternative Orientierungsstrukturen darzustellen.
Die 10A und 10B sind schematische Ansichten einer LCD-Einrichtung 2c. Anstelle des konvexen Gegenstands, der bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ausgeführt wurde, und zwar bezugnehmend auf die 10A und 10B, können der Zeilenleiter 213 oder der Spaltenleiter 214 als erste Orientierungsstruktur 24 in der LCD-Einrichtung 2c verwendet werden. Beispielsweise sind die Dicken des Zeilenleiters 213 und des Spaltenleiters 214 größer als die Dicke der Pixelelektrode 2121, was ähnlich wie die Anordnung einer Wand in der Pixeleinheit 212 wirkt. Außerdem sind in der Schnittansicht von dem ersten Substrat 21 zum zweiten Substrat 22 die Oberseiten und die Seitenflächen des Zeilenleiters 213 und des Spaltenleiters 214 nicht exakt senkrecht zueinander und kann auch eine geneigte Oberfläche oder gekrümmte Oberfläche zwischen der Oberseite und der Seitenfläche des Leiters vorgesehen sein, wie in der 10B gezeigt. Somit können der Zeilenleiter 213 und der Spaltenleiter 214 mit der geneigten Oberfläche oder gekrümmten Oberfläche unmittelbar als konvexer Gegenstand verwendet werden, um so die Wirkung zu erzielen, wie diese bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
Außerdem kann die LCD-Einrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel auch eine Ausrichtungseinrichtung aufweisen, welche den Leiter mit der geneigten Oberfläche oder der gekrümmten Oberfläche bedecken kann oder den Leiter überhaupt nicht zu bedecken braucht. Die 7A bis 7D zeigen bereits verschiedene Gesichtspunkte der Ausrichtungseinrichtung und des Leiters mit der geneigten Oberfläche oder gekrümmten Oberfläche, die vergleichbar zu der ersten Orientierungsstruktur in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind, so dass eine ausführliche Beschreibung davon unterbleibt.
Die 11A bis 11F stellen verschiedene weitere Gesichtspunkte der ersten Orientierungsstruktur dar. Weil hauptsächlich die Positionsänderung der ersten Orientierungsstruktur dargestellt werden soll, sind nur die erste Orientierungsstruktur 24, die Pixelelektrode 2121 und der TFT 2122 gezeigt und sind dabei der Zeilenleiter 213 und der Spaltenleiter 214 nicht gezeigt.
Gemäß den 11A bis 11F kann die erste Orientierungsstruktur 24 mithilfe einer flachen Schicht hergestellt werden und eine Orientierungsstruktur 24 oder mehrere Orientierungsstrukturen 24 sind um die Pixelelektrode 2121 herum angeordnet; beispielsweise kann das Muster der ersten Orientierungsstruktur 24 eine Wand sein, welche die Pixelelektrode 2121 einkreist. Alternativ können eine Mehrzahl von ersten Orientierungsstrukturen 24 unmittelbar angrenzend an eine Pixelelektrode 2121 vorgesehen sein, so dass diese an zumindest zwei Eckbereichen, an zumindest zwei Seiten oder an zumindest einem Eckbereich und an zumindest einer Seite der Pixelelektrode 2121 angeordnet sind.
Eine flache Schicht ist auf dem ersten Substrat 21 ausgebildet und zum Teil dort geätzt, wo die Orientierungsstruktur bestimmungsgemäß angeordnet sein soll, nachdem der TFT, der Zeilenleiter, der Spaltenleiter und die Pixelelektrode des ersten Substrats 21 ausgebildet sind, und die verbleibende flache Schicht wird somit eine konvexe erste Orientierungsstruktur 24 ausbilden. Wenn die flache Schicht andererseits in dem Bereich geätzt wird, wo die Orientierungsstruktur bestimmungsgemäß vorgesehen sein soll und die verbleibende flache Schicht so belassen wird, wird eine konkave erste Orientierungsstruktur 24 in demjenigen Teil der flachen Schicht ausgebildet, wo diese geätzt wird.
Wie in der 11A gezeigt, sind die ersten Orientierungsstrukturen 24 um die Pixelelektrode 2121 herum angeordnet. Wenn kein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, bewirkt die erste Orientierungsstruktur 24, dass sich die Flüssigkristallmoleküle im Voraus hin zum inneren Teil der Pixelelektrode 2121 verkippen. Wenn andererseits das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, verkippen sich die Flüssigkristallmoleküle abwärts und hin zur Mitte der Pixelelektrode, und zwar ausgehend von dem Rand der Pixelelektrode 2121, so dass die Flüssigkristallmoleküle in verschiedenen Schichten in einer zentralsymmetrischen spiralförmigen Form oder Form mit konzentrischen Kreisen ausgerichtet sind.
Außerdem sind eine Mehrzahl von ersten Orientierungsstrukturen 24, die nicht miteinander verbunden sind, getrennt angrenzend zur Pixelelektrode 2121 angeordnet, wie in den 11B und 11C gezeigt. Die ersten Orientierungsstrukturen 24 sind in vier Bereichen um die Pixelelektrode 2121 herum angeordnet und die Bereiche können in irgendeiner beliebigen Form vorliegen, beispielsweise kreuzförmig oder zylindrisch, anstatt dass diese die Pixelelektrode 2121 einkreisen, wie in der 11A gezeigt. Die erste Orientierungsstruktur 24, die an die vier Eckbereiche der Pixelelektrode 2121 angrenzt, wird 1/4 der Pixelelektrode 212 beeinflussen. Wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, verkippen die Flüssigkristallmoleküle nach unten und hin zur Mitte der Pixelelektrode 2121, und zwar ausgehend vorn Rand der Pixelelektrode 2121; folglich werden die Flüssigkristallmoleküle in verschiedenen Schichten in einer zentralsymmetrischen Spiralform oder in einer konzentrischen Form mit Kreisen ausgerichtet.
Anstelle dass diese in den Eckbereichen angeordnet sind, können mehr Orientierungsstrukturen außerdem am Rand der Pixeleinheit angeordnet sein. Durch Hinzufügen von mehr ersten Orientierungsstrukturen 24 können die Flüssigkristallmoleküle mehr zentralsymmetrische Formen ausbilden, mit kleineren Pixelgrößen, um so die Abhängigkeit der LCD-Einrichtung vom Azimut-Winkel zu reduzieren.
Gemäß den 11D und 11E ist eine Mehrzahl von ersten Orientierungsstrukturen 24 auf einer Seite der Pixeleinheit 212 vorgesehen, um so die Pixeleinheit 212 in eine Mehrzahl von Unterpixelbereichen SP₁ und SP₂ zu unterteilen, wobei die ersten Orientierungsstrukturen 24 in den Eckbereichen der Unterpixelbereiche SP₁ und SP₂ angeordnet sind. Wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in jedem der Unterpixelbereiche SP₁ und SP₂ in einem konzentrisch-kreisförmigen Muster, einem spiralförmigen Muster oder einem ringförmigen Muster ausgerichtet werden, wie in den 6A bis 6C gezeigt.
Wie in der 11F gezeigt, können die ersten Orientierungsstrukturen 24 als Wand ausgebildet sein, die auf der flachen Schicht ausgebildet ist, um zwei Unterpixelbereiche SP₁ und SP₂ der Pixeleinheit 212 einzukreisen. Wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in jedem der Unterpixelbereiche SP₁ und SP₂ in einem konzentrisch kreisförmigen Muster, spiralförmigen Muster oder ringförmigen Muster ausgerichtet werden, wie in den 6A bis 6C gezeigt.
Gemäß den 11G und 11H wird die Orientierungsstruktur beispielsweise durch den Spalt der Pixelelektrode 2121 ausgebildet. In der 11G wird ein Spalt 2123, der in der Mitte der Pixelelektrode 2121 ausgebildet ist, als Orientierungsstruktur verwendet und beschneidet nicht die Pixelelektrode 2121, so dass die Pixelelektrode 2121 dennoch als ein einzelnes Teil vorliegt. Die Pixeleinheit kann durch den Spalt 2123 in eine Mehrzahl von Unterpixelbereichen SP₁ und SP₂ unterteilt sein und der Spalt 2123 wirkt auf dem Rand der Pixeleinheit 212 mit der ersten Orientierungsstruktur 24 zusammen. Wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in jedem der Unterpixelbereiche SP₁ und SP₂ in einer konzentrisch kreisförmigen Form, spiralförmigen Form oder ringförmigen Form ausgerichtet werden, wie in den 6A bis 6C gezeigt.
Gemäß der 11H wird die Pixeleinheit 212 durch den Spalt 2123 in eine Mehrzahl von Unterpixelbereichen SP₁ und SP₂ unterteilt, wobei die Pixelelektrode 2121 in den Unterpixelbereichen SP₁ bzw. SP₂ vorgesehen ist und zwei leitfähige Stecker 216 in den Pixelelektroden 2121 in den Unterpixelbereichen SP₁ bzw. SP₂ vorgesehen sind. Ein Draht 217 ist unter diesen beiden Pixelelektroden 2121 vergraben, die miteinander über den leitfähigen Stecker 216 und den Draht 217 verbunden sind.
Außerdem umfasst gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie in der 12 gezeigt, eine LCD-Einrichtung 2d außerdem eine zweite Orientierungsstruktur 28, welche die Flüssigkristallmoleküle 233 der Flüssigkristallschicht 23 dazu zwingt, sich hin zum inneren Teil der Pixeleinheit 212 zu verkippen.
Die Funktion der zweiten Orientierungsstruktur 28 ist vergleichbar zu derjenigen der ersten Orientierungsstruktur 24 und diese ist wie folgt dargestellt. Der vorbestimmte Neigungswinkel, der durch die zweite Orientierungsstruktur 28 bewirkt wird, liegt zwischen 5 Grad und 80 Grad, sodass sich ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 233 der Flüssigkristallschicht 23 ändert, um sich hin zum inneren Teil der Pixeleinheit 212 zu verkippen, anstatt dass diese senkrecht zum zweiten Substrat 22 stehen. Wenn beispielsweise das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, verkippen sich gewisse Flüssigkristallmoleküle 231 und 233 der Flüssigkristallschicht unter dem Einfluss der ersten Orientierungsstruktur 24 und der zweiten Orientierungsstruktur 28 und stehen einige der Flüssigkristallmoleküle 233 und 234 in etwa senkrecht zum ersten Substrat 21 und zweiten Substrat 22.
Die zweite Orientierungsstruktur 28 ist ein konvexes Gebilde oder ein konkaves Gebilde, das durch die schwarze Matrix, ein weiteres Element oder einen Spalt der Gegenelektrode 222 des zweiten Substrats 22 ausgebildet sein kann.
Die zweite Orientierungsstruktur 28 befindet sich außerhalb des Anzeigebereichs und ihre Position kann der Position der ersten Orientierungsstruktur entsprechen. Die erste Orientierungsstruktur 24 und die zweite Orientierungsstruktur 28 können alternierend zwischen dem zweiten Substrat 22 und dem ersten Substrat 21 angeordnet sein. Beispielsweise ist eine erste Orientierungsstruktur 24 zwischen den beiden Orientierungsstrukturen 28 angeordnet; oder andersherum ist eine zweite Orientierungsstruktur 28 zwischen zwei ersten Orientierungsstrukturen 24 angeordnet.
Wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle allmählich von dem ersten Substrat 21 zum zweiten Substrat 22 verdreht. Die Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht der Flüssigkristallschicht 23 werden allmählich abwärts hin zum inneren Teil der Pixelelektrode 2121 verkippt, und zwar ausgehend von deren Rand, so dass die Flüssigkristallmoleküle in einer konzentrischen kreisförmigen Form, spiralförmigen Form oder ringförmigen Form ausgerichtet werden. Beispielsweise ändert sich die Flüssigkristallschicht 23 in der Ansicht von dem ersten Substrat 21 zum zweiten Substrat 22 Schicht-für-Schicht von dem ersten Substrat 21 zum zweiten Substrat 22. In dem Anzeigebereich werden die Flüssigkristallmoleküle in einer Teilschicht parallel zu dem ersten Substrat 21 oder dem zweiten Substrat 22 in der Flüssigkristallschicht 23 in unterschiedlichen Orientierungen nach unten verkippt, anstatt dass dies nur in einer Teilschicht erfolgt, und die Form der ausgerichteten Flüssigkristallmoleküle in jeder Teilschicht ist in den 6A bis 6C gezeigt. Beispielsweise sind die Flüssigkristall-Teilschichten L₁ bis L₅ in der 6A gezeigt; sind die Flüssigkristall-Teilschichten L₂ und L₄ in der 6B gezeigt; ist die Flüssigkristallschicht L₃ in der 6C gezeigt. Die Art und Weise der Verkippung dieser Flüssigkristallmoleküle kann die Abhängigkeit vom Azimut-Winkel verbessern und die Lichttransmission der Flüssigkristallmoleküle für sämtliche Azimut-Winkel ist in etwa die gleiche wie in dem Anzeigebereich, so dass die LCD-Einrichtung dieses Ausführungsbeispiels im Vergleich zu der herkömmlichen LCD-Einrichtung mit vertikaler Ausrichtung (VA-LCD) einen größeren bzw. breiteren Betrachtungswinkel aufweist.
Wie in der 13 gezeigt, weist das zweite Substrat 22 eine zweite Ausrichtungseinrichtung 223 auf, die bewirkt, dass sich die Flüssigkristallmoleküle entlang der Normalen auf die zweite Ausrichtungseinrichtung 223 anordnen bzw. ausrichten, so dass die Flüssigkristallmoleküle in etwa senkrecht auf die Oberfläche der zweiten Ausrichtungseinrichtung 223 stehen.
Die zweite Ausrichtungseinrichtung 223 bedeckt die zweite Orientierungsstruktur 23, so dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 223 der Flüssigkristallschicht 23 sich hin zum inneren Teil der Pixeleinheit 212 verkippt und ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 234 vertikal ausgerichtet ist.
Andererseits braucht die zweite Ausrichtungseinrichtung 223 die zweite Orientierungsstruktur 28 nicht abzudecken, sodass sich ein Teil der Flüssigkristallmoleküle nur unter dem Einfluss der ersten Orientierungsstruktur 24 und der zweiten Orientierungsstruktur 28 verkippt. Außerdem kann die zweite Ausrichtungseinrichtung 223 zwischen der zweiten Orientierungsstruktur 28 und der Gegenelektrode 222 vorgesehen sein.
Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist man nicht darauf beschränkt, dass die erste Ausrichtungseinrichtung 215 und die zweite Ausrichtungseinrichtung 223 die erste Orientierungsstruktur 24 bzw. die zweite Orientierungsstruktur 28 bedecken und diese können jeweils andere verschiedene Gesichtspunkte aufweisen, wie vorstehend ausgeführt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie in der 14 gezeigt, weist die LCD-Einrichtung 2e eine erste Orientierungsstruktur 24a auf, bei der es sich um ein konkaves Gebilde handelt, das durch den konkaven Teil einer flachen Schicht ausgebildet wird, um so einen Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 der Flüssigkristallschicht 23 dazu zu zwingen, sich hin zum äußeren Teil der Pixeleinheit 212 zu verkippen, und einen Teil der Flüssigkristallmoleküle 232 dazu zu zwingen, dass diese vertikal ausgerichtet sind.
Der Vorneigungswinkel, der durch die erste Orientierungsstruktur 24a ausgebildet wird, liegt beispielsweise zwischen 5° und 80°, so dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 in der Flüssigkristallschicht 23 sich von einer Orientierung senkrecht zum ersten Substrat 21 ändert, so dass diese hin zum äußeren Teil der Pixeleinheit 212 geneigt sind, und zwar um einen Winkel von etwa 5 bis 80°. Hierbei stellt der Vorneigungswinkel einen Winkel dar, der zwischen der Längsachse der Flüssigkristallmoleküle 231 und der Normalen auf das erste Substrat 21 eingeschlossen wird.
Gemäß der 14B werden die Flüssigkristallmoleküle dann, wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschicht 23 angelegt wird, allmählich von dem ersten Substrat 21 zum zweiten Substrat 22 verdreht. Die Flüssigkristallmoleküle in der Teilschicht der Flüssigkristallschicht 23 werden allmählich zum inneren Teil der Pixelelektrode 2121 abwärts verkippt, und zwar ausgehend von deren Rand, so dass die Flüssigkristallmoleküle in einem konzentrischen kreisförmigen Muster, spiralförmigen Muster oder ringförmigen Muster ausgerichtet werden. Die Formen der ausgerichteten Flüssigkristallmoleküle in jeder Teilschicht sind in den 6A bis 6C gezeigt, so dass eine ausführliche Beschreibung hiervon unterbleiben wird.
Gemäß den 14A und 14B weist das erste Substrat 21 außerdem eine erste Ausrichtungseinrichtung 215 auf, welche die erste Orientierungsstruktur 24a bedeckt, so dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 sich hin zum äußeren Teil der Pixeleinheit 212 verkippt, um so einen Vorneigungswinkel zu erzeugen. Die erste Ausrichtungseinrichtung 215 ordnet die Flüssigkristallmoleküle 232 in der Richtung der Normalen auf die erste Ausrichtungseinrichtung 215 an, so dass die Flüssigkristallmoleküle 232 in etwa senkrecht zur Oberfläche der ersten Ausrichtungseinrichtung 215 stehen.
Gemäß der 15 ist die erste Orientierungsstruktur 24a ein konkaves Gebilde. Der Unterschied zwischen der 15 und der 14A ist der, dass die erste Orientierungsstruktur 24a in der 15 durch eine Einkerbung bzw. Aussparung auf den Rand einer flachen Schicht ausgebildet wird, wobei die Einkerbung zwischen der flachen Schicht und dem Leiter, beispielsweise einem Zeilen- oder Spaltenleiter, vorgesehen ist.
Die erste Ausrichtungseinrichtung 215 bedeckt die Einkerbung auf dem Rand der flachen Schicht, so dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 in der Flüssigkristallschicht 23 sich hin zum äußeren Teil der Pixeleinheit 212 verkippt und ein gewisser Teil der Flüssigkristallmoleküle 232 vertikal ausgerichtet wird.
In den 14A und 15 ist die Ausrichtungseinrichtung 215 auf der ersten Orientierungsstruktur 24a vorgesehen und ist ein Teil 2151 der Ausrichtungsschicht 215 parallel zu der Pixelelektrode 2121, um einen Teil der Flüssigkristallmoleküle 232 dazu zu zwingen, sich in etwa senkrecht zu dem ersten Substrat 21 auszurichten, während ein anderer Teil 2152 davon zur Pixelelektrode 2121 geneigt ist, was durch die erste Orientierungsstruktur 24a bewirkt wird, um einen Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 dazu zu zwingen, sich zu verkippen bzw. zu neigen, anstatt dass diese senkrecht zum ersten Substrat 21 stehen. Mit anderen Worten, die erste Orientierungsstruktur 24a bewirkt, dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 in der Flüssigkristallschicht 23 sich hin zum äußeren Teil der Pixeleinheit 212 verkippt.
Andererseits braucht die erste Ausrichtungseinrichtung 215 die erste Orientierungsstruktur 24a nicht vollständig abzudecken, so dass der konkave Teil der ersten Orientierungsstruktur 24a freiliegt. Ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 231 in der Flüssigkristallschicht 23 verkippt sich unter dem Einfluss des konkaven Teils der ersten Orientierungsstruktur 24a und ein Teil der Flüssigkristallmoleküle 232 ist vertikal ausgerichtet.
Gemäß der 16 weist das zweite Substrat 22 außerdem eine zweite Ausrichtungseinrichtung 223 und eine zweite Orientierungsstruktur 28 auf. Die zweite Ausrichtungseinrichtung 223 wird dazu verwendet, um die Flüssigkristallmoleküle entlang der normalen Richtung auf die zweite Ausrichtungseinrichtung 223 anzuordnen, so dass die Flüssigkristallmoleküle in etwa senkrecht zur Oberfläche der zweiten Ausrichtungseinrichtung 223 stehen und die zweite Orientierungsstruktur 28 kann einen Teil der Flüssigkristallmoleküle 223 in der Flüssigkristallschicht 23 dazu zwingen, dass diese sich hin zum äußeren Teil der Pixeleinheit 212 verkippen.
In diesem Fall ist sowohl die erste Orientierungsstruktur 24a als auch die zweite Orientierungsstruktur 28a ein konkaves Gebilde. Die zweite Orientierungsstruktur 28a kann in derselben Weise wie die erste Orientierungsstruktur 24a ausgebildet sein, beispielsweise unter Verwendung des konkaven Teils einer flachen Schicht oder der Einkerbung auf dem Rand einer flachen Schicht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels, wie in der 17 gezeigt, ist die erste Orientierungsstruktur 24 auf dem zweiten Substrat 22 und nicht auf dem ersten Substrat 21 in der LCD-Einrichtung 2f angeordnet, wobei das erste Substrat 21 keine Orientierungsstruktur enthält.
Das zweite Substrat 22 weist die Ausrichtungseinrichtung 223 auf und die erste Orientierungsstruktur 24 ist ein konvexes Gebilde. Wenngleich die Ausrichtungseinrichtung 223 dieses Ausführungsbeispiel zwischen der ersten Orientierungsstruktur 24 und der Gegenelektrode 222 angeordnet ist, kann die Beziehung zwischen der Ausrichtungseinrichtung 223 und der ersten Orientierungsstruktur 24 auch anders gestaltet sein, wie im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Beispielsweise kann die Ausrichtungseinrichtung 223 die erste Orientierungsstruktur 24 bedecken; alternativ kann die Ausrichtungseinrichtung 223 auf der Gegenelektrode 222 vorgesehen sein, während die erste Orientierungsstruktur 24 freiliegt.
Andererseits kann es sich bei der ersten Orientierungsstruktur 24 um ein konkaves Gebilde handeln. Die Beziehung zwischen der Ausrichtungseinrichtung 223 und der ersten Orientierungsstruktur 24 kann anders gestaltet sein, als für die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben. Beispielsweise kann die Ausrichtungseinrichtung 223 die erste Orientierungsstruktur 24 bedecken; alternativ kann der konkave Teil der ersten Orientierungsstruktur 24 durch die Ausrichtungseinrichtung 223 freigelegt sein bzw. nicht bedeckt sein.
Gemäß der 18 besteht der Unterschied zwischen der 17 und der 18 darin, dass das zweite Substrat 22 der 18 keine Ausrichtungseinrichtung aufweist und das erste Substrat 21 eine Ausrichtungseinrichtung aufweist. Andererseits kann die Ausrichtungseinrichtung auf dem zweiten Substrat 22 angeordnet sein. Die relative Änderung zwischen der Ausrichtungseinrichtung und der Orientierungsstruktur ist anhand der vorgenannten Ausführungsbeispiele diskutiert worden, so dass eine ausführliche Beschreibung hiervon unterbleibt.
Wie für das vorstehende Ausführungsbeispiel beschrieben können, wenn das elektrische Feld an die Flüssigkristallschichten der LCD-Einrichtungen in den 14A bis 18 angelegt wird, die Formen der Flüssigkristallmoleküle in jeder der Flüssigkristall-Teilschichten so sein, wie in der 6A bis 6C gezeigt. Weil hiermit im Zusammenhang stehende Informationen im Zusammenhang mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen diskutiert wurde, unterbleibt hierbei eine ausführliche Beschreibung.
Außerdem ist der Lichtleckbereich des Pixels, der durch die erste Orientierungsstruktur bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen hervorgerufen wird, im Vergleich zum Stand der Technik kleiner, so dass auf dem ersten Substrat keine schwarze Matrix benötigt wird, was den tatsächlichen Anzeigebereich der LCD-Einrichtung vergrößert und das Öffnungsweitenverhältnis vergrößert.
Die LCD-Einrichtung des vorherigen Ausführungsbeispiels, die sehr hohe Anforderungen an eine Anzeige erfüllt, beispielsweise einen breiten bzw. großen Betrachtungswinkel, einen hohen Kontrast und ein hohes Öffnungsweitenverhältnis aufweist, hat einen einfachen Aufbau und ist kompatibel zu dem gegenwärtig hergestellten Herstellungsprozess zum Herstellen der LCD-Einrichtung, was so deren Herstellung erleichtet.
Das für die vorgenannten Ausführungsbeispiele offenbarte erste Substrat weist eine Mehrzahl von Pixeleinheiten auf, die durch die Zeilenleiter und die Spaltenleiter festgelegt sind, die alternierend angeordnet sind. Jede Pixeleinheit kann einer Farbe entsprechen und ein gewisser Teil der Pixeleinheiten kann ein Pixel ausbilden, beispielsweise stellen diese Pixeleinheiten drei Pixeleinheiten dar, die den Farben rot, grün bzw. blau entsprechen. Außerdem kann eine Pixeleinheit außerdem eine Mehrzahl von Unterpixelbereichen aufweisen.
In der Flüssigkristallschicht, die bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen offenbart wurde, kann der Bereich eines Musters aus konzentrischen Kreisen oder eines spiralförmigen Musters auf eine Pixeleinheit, ein Pixel, einen Unterpixelbereich einer Pixeleinheit, eine Mehrzahl von Unterpixelbereichen oder auf eine Mehrzahl von Pixeln beschränkt sein.
Zusammenfassend nutzt eine erfindungsgemäße LCD-Einrichtung mit großem Betrachtungswinkel und ohne singulären Punkt die optischen Dreheigenschaften der Flüssigkristallmoleküle dazu aus, um die Lichttransmission zu erhöhen, sowie die vertikal ausgerichteten Flüssigkeitsmoleküle dazu, um den Kontrast zu erhöhen, um so die Vorteile der herkömmlichen TN-LCD-Einrichtung und MVA-LCD-Einrichtung zu erhalten und auch das Lichtleckproblem der TN-LCD-Einrichtung zu verhindern.
Zusammenfassend offenbart die LCD-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, dass die erste Orientierungsstruktur sich außerhalb des Anzeigebereichs befindet und dass die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht dazu gebracht werden, sich hin zum inneren Teil der Pixelelektrode zu verkippen. Im Vergleich zu der herkömmlichen MVA-LCD-Einrichtung überwindet die LCD-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur den visuellen Fehler, der durch den singulären Punkt hervorgerufen wird, sondern erzielt auch den Effekt eines großen Betrachtungswinkels.
Wenngleich die Erfindung anhand von speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, soll die Beschreibung in keinster Weise beschränkend ausgelegt werden. Zahlreiche Modifikationen zu den offenbarten Ausführungsbeispielen sowie alternative Ausführungsformen werden dem Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich werden. Die beigefügten Patentansprüche sollen deshalb sämtliche solche Modifikationen mit umfassen, soweit diese unter den tatsächlichen Schutzbereich der Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- TW 098113247 [0001]

Claims

Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit zumindest einem Anzeigebereich, umfassend: ein erstes Substrat mit zumindest einer Pixeleinheit, wobei die Pixeleinheit eine Pixelelektrode aufweist, die sich in dem Anzeigebereich befindet; ein zweites Substrat, das gegenüberliegend zu dem ersten Substrat angeordnet ist; eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist, wobei ein Material mit optischer Dreheigenschaft zu der Flüssigkristallschicht hinzugefügt ist; und mindestens eine erste Orientierungsstruktur, die sich außerhalb des Anzeigebereichs befindet und bewirkt, dass sich ein Teil der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht hin zu einem inneren Abschnitt oder zu einem äußeren Abschnitt der Pixeleinheit neigt bzw. verkippt.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Orientierungsstruktur auf dem ersten Substrat oder auf dem zweiten Substrat angeordnet ist.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein vorbestimmter Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle, der durch die erste Orientierungsstruktur bewirkt wird, im Bereich zwischen 5 Grad und 80 Grad liegt.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dann, wenn an die Flüssigkristallschicht ein elektrisches Feld angelegt wird, a) die Flüssigkristallmoleküle in einer Teilschicht der Flüssigkristallschicht in einem Muster aus konzentrischen Kreisen, einem spiralförmigen Muster oder einem ringförmigen Muster ausgerichtet sind; oder b) die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht allmählich von dem ersten Substrat zu dem zweiten Substrat verdreht werden; oder c) die Orientierungen der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht, die ausgehend von dem ersten Substrat bis zum zweiten Substrat angeordnet sind, allmählich eine Drehstellung von vertikal zu horizontal einnehmen, dann allmählich horizontal verdreht werden und dann allmählich eine Drehstellung von horizontal zu vertikal einnehmen.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis der Dicke der Flüssigkristallschicht zu einer optischen Dreh-Ganghöhe im Bereich von 0,16 bis 0,42 liegt und es sich bei den Flüssigkristallmolekülen der Flüssigkristallschicht ein nematisches Flüssigkristallmaterial mit einer negativen dielektrischen Anisotropie handelt.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Orientierungsstruktur ein konvexes Gebilde oder ein konkaves Gebilde ist.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Substrat ein Treiber-Matrixsubstrat ist und die erste Orientierungsstruktur durch einen Zeilenleiter, einen Spaltenleiter oder einen Spalt einer Pixelelektrode des Treiber-Matrixsubstrats ausgebildet ist.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Substrat außerdem umfasst: eine erste Ausrichtungseinrichtung, die einen anderen Teil der Flüssigkristallmoleküle vertikal ausrichtet.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Ausrichtungseinrichtung die erste Orientierungsstruktur bedeckt und veranlasst, dass sich ein Teil der Flüssigkristallmoleküle hin zu dem inneren Abschnitt der Pixeleinheit neigt bzw. verkippt.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: eine zweite Orientierungsstruktur, die auf dem ersten Substrat oder dem zweiten Substrat angeordnet ist, die anders ausgelegt ist als die erste Orientierungsstruktur und die bewirkt, dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle sich hin zum inneren Abschnitt oder zu dem äußeren Abschnitt der Pixeleinheit neigt bzw. verkippt.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 10, wobei die zweite Orientierungsstruktur ein konvexes Gebilde oder ein konkaves Gebilde ist.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das zweite Substrat ein Gegensubstrat ist und die zweite Orientierungsstruktur durch eine schwarze Matrix des Gegensubstrats oder einen Spalt einer Gegenelektrode ausgebildet ist.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei sich die zweite Orientierungsstruktur außerhalb des Anzeigebereichs befindet.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das zweite Substrat außerdem umfasst: eine zweite Ausrichtungseinrichtung, die einen anderen Teil der Flüssigkristallmoleküle vertikal ausrichtet.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 14, wobei die zweite Ausrichtungseinrichtung die zweite Orientierungsstruktur bedeckt und bewirkt, dass ein Teil der Flüssigkristallmoleküle sich hin zu dem inneren Abschnitt der Pixeleinheit neigt bzw. verkippt.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Orientierungsstrukturen angrenzend an die Pixelelektrode angeordnet sind.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Orientierungsstrukturen angrenzend an zumindest zwei Eckbereiche oder an zumindest zwei Seiten der Pixelelektrode angeordnet sind.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pixeleinheit zwei Unterpixelbereiche aufweist und wobei die ersten Orientierungsstrukturen angrenzend an zumindest zwei Eckbereiche oder an zumindest zwei Seiten der Unterpixelbereiche angeordnet sind.
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Orientierungsstruktur in einer beliebigen Form vorliegt.