DE69737003T2

DE69737003T2 - Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE69737003T2
Application number: DE69737003T
Authority: DE
Inventors: Hideya Minato-ku Murai; Teruaki Minato-ku Suzuki; Masayoshi Minato-ku Suzuki
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-05-01
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: EP0805373A3; EP1992985A3; JP3087668B2; EP0805373B1; DE69738993D1; EP1748311B1; EP1992985A2; DE69737003D1; EP1748311A2; TW452670B; EP0805373A2; EP1992984A2; EP1748311A3; JPH1020323A; US6160604A; EP1992984A3; US6177976B1; KR100255681B1; EP1992985B1; US5963290A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LCD (Liquid Crystal Display, Flüssigkristallanzeige) zum Anzeigen von Bildern, einschließlich Texten und Grafiken, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung und Ansteuerung eines LCD, das leicht herzustellen ist und eine erwünschte Blickwinkeleigenschaft aufweist.
Bei einem heutzutage weithin verwendeten TN-(Twisted Nematic, verdrillt nematischen)-Art LCD sind, während keine Spannung angelegt ist, die LC-Moleküle parallel zu den Oberflächen der Substrate und ergeben "Weiß". Bei dem Anlegen einer Spannung ändern die Moleküle ihren Direktor in Richtung eines elektrischen Feldes. Als Ergebnis erfolgt ein sequentieller Übergang von dem "Weiß"-Zustand zu einem "Schwarz"-Zustand. Der bei den herkömmlichen LCDs verfügbare Blickwinkel ist jedoch durch das Verhalten der Moleküle, das in Antwort auf die Spannung auftritt, beschränkt. Der beschränkte Blickwinkel ist insbesondere bemerkbar in der Anstiegsrichtung von LC-Molekülen im Falle von Halbtonanzeigen.
Implementierungen zur Verbesserung des Blickwinkels werden zum Beispiel in den japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen Nr. 63-106624 (im Folgenden Stand der Technik 1) und 6-43461 (im Folgenden Stand der Technik 2) gelehrt. Das Problem bei dem Stand der Technik 1 besteht darin, dass es nicht praktikabel ist, ohne auf einen Fotoresistschritt und eine Anzahl von Reibschritten zurückzugreifen, die für die Herstellung eines gewöhnlichen TN-Art LCDs nicht notwendig sind. Stand der Technik 2 benötigt verschiedene Arten von Mikrobehandlungen einschließlich eines Fotoresistschritts für eine gemeinsame Elektrode, der für die Herstellung von gewöhnlichen TN-LCDs nicht notwendig ist. Weiter müssen die zwei Substrate durch eine hoch fortgeschrittene Technik zusammengefügt werden. Darüber hinaus ist es, wenn eine Spannung an eine Elektrode angelegt wird, wahrscheinlich, dass in einem bestimmten Bereich kein ausreichendes elektrisches Feld wirkt, was verhindert, dass der LC ausreichend auf die angelegte Spannung reagiert. Dies verringert den bei dem LCD verfügbaren Kontrast.
EP-A-0549283 offenbart ein LCD, das unterschiedliche Flüssigkristallausrichtungsdomänen in jeder einer Anzahl von Einheitsbereichen zur Verbesserung des Blickwinkels aufweist. In mindestens einer der Domänen sind Moleküle des Flüssigkristalls nahe der ersten Ausrichtungsebene in einer ersten vorgeneigten Richtung und in einem ersten Vorneigungswinkel ausgerichtet, und Moleküle des Flüssigkristalls nahe der zweiten Ausrichtungsebene sind in einer zweiten Vorneigungsrichtung entgegen der ersten Vorneigungsrichtung und einem zweiten Vorneigungswinkel, der kleiner als der erste Vorneigungswinkel ist, ausgerichtet. Dadurch steigen Moleküle des Flüssigkristalls, der zwischen den ersten und zweiten Platten angeordnet ist, in Übereinstimmung mit dem ersten Vorneigungswinkel, wenn eine Spannung angelegt wird.
EP-A-0588568 offenbart ein LCD mit einer Anzahl von Pixelelementen. Jedes Pixelelement weist mindestens eine Pixelelektrode auf, die sich in einer gemeinsamen Richtung als Signalelektroden erstreckt, und gemeinsame Elektroden, die sich über mehrere Pixelelemente erstrecken. Die Elektroden erzeugen elektrische Felder, die Komponenten in einer Richtung parallel zu der Flüssigkristallschicht aufweisen.
JP-07-230097 offenbart ein LCD mit einer Anzeigeelektrode, auf der eine Diagonalausrichtungssteuerungselektrode, die mit einer Gateleitung vereinigt ist, vorgesehen ist, und die Potenzialdifferenz zwischen der Orientierungssteuerungselektrode und einer gemeinsamen Elektrode wird größer festgelegt als die Potenzialdifferenz zwischen der Anzeigeelektrode und der gemeinsamen Elektrode. Dadurch wird das elektrische Feld in einer Zelle so reguliert, dass es den Vektorwinkel des Orientierungsvektors festlegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung und Ansteuerung eines LCD vorzusehen, das leicht herzustellen ist, in seinen Blickwinkeleigenschaften hervorragend ist und einen hohen Kontrast aufweist.
Dies wird durch ein LCD gemäß Anspruch 1 erreicht. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen hervorgehen, wobei:
1 eine Ansicht ist, die Reibrichtungen zeigt, die für eine Anzeige (Panel) spezifisch sind, das in einem herkömmlichen TN-LCD enthalten ist;
2 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres herkömmliches LCD zeigt;
3 ist eine Schnittansicht, die ein LCD zeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
4 zeigt die Ergebnisse einer Simulation des elektrischen Feldes, das mit dem LCD der vorliegenden Erfindung erzeugt wird;
5 und 6 zeigen die Ergebnisse einer Simulation des elektrischen Feldes, das mit Vergleichsbeispielen erzeugt wird;
7 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine spezifische LC-Schicht zeigt, die in dem LCD der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
8 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines LCDs, das bereits vorgeschlagen wurde; und
9–11 sind vergrößerte Ansichten, die jeweils eine weitere spezifische LC-Schicht zeigen, die in dem LCD der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
In den Zeichnungen bezeichnen identische Referenzzeichen identische Strukturelemente.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, wird kurz auf ein herkömmliches TN-LCD Bezug genommen. Während an dieser Art von LCD keine Spannung angelegt ist, sind die LC-Moleküle parallel zu den Oberflächen der Substrate und ergeben "Weiß". Bei dem Anlegen einer Spannung ändern die Moleküle ihren Direktor in der Richtung eines elektrischen Feldes. Als Ergebnis erfolgt ein sequenzieller Übergang von dem "Weiß"-Zustand zu einem "Schwarz"-Zustand. Der mit dem herkömmlichen LCD erhältliche Blickwinkel ist jedoch durch das Verhalten der Moleküle, das in Antwort auf die Spannung auftritt, eingeschränkt.
Die Implementierung zur Verbesserung des Blickwinkels, die z. B. in der vorher erwähnten offengelegten Veröffentlichung Nr. 63-106624 (im Folgenden Stand der Technik 1) gelehrt wird, wird unter Bezug auf 1 beschrieben. In 1 werden Glassubstrate 23 und 33 gezeigt, die einander gegenüberliegen. Wie gezeigt, ist jedes der Glassubstrate 23 und 33 durch eine Mikroreibtechnik in eine Anzahl von Flächen unterteilt, d. h. in Flächen I und II, die jede eine spezifische Reibrichtung auf einer Pixelbasis aufweisen. Unter dieser Bedingung steigen die LC-Moleküle in entgegengesetzten Richtungen an und verbessern die Blickeigenschaften. Das Problem bei dem Stand der Technik 1 besteht darin, dass es nicht praktikabel ist, ohne auf einen Fotoresistschritt und eine Anzahl von Reibschritten zurückzugreifen, die für die Herstellung gewöhnlicher TN-LCDs nicht notwendig sind.
Die ebenfalls vorher erwähnte offengelegte Veröffentlichung Nr. 6-43461 schlägt ein Verfahren zur Verbesserung der Blickeigenschaften vor, ohne auf Mikroreiben zurück zugreifen (Stand der Technik 2). Wie in 2 gezeigt, schließt Stand der Technik 2 eine gemeinsame Elektrode 32 ein, die mit einer Öffnung oder Lücke 34 zum Erzeugen eines nicht-einheitlichen elektrischen Feldes in dem einzelnen Pixel gebildet ist. Als Ergebnis ist jedes Pixel in zwei oder mehr LC-Domänen unterteilt, was die TN-Blickeigenschaften verbessert. Insbesondere, wenn eine Spannung zwischen der Elektrode 32 und einer Elektrode 22, die ihr gegenüber liegt, angelegt wird, erzeugt die Öffnung 34 ein ungleichförmiges elektrisches Feld und bewirkt dadurch, dass die LC-Moleküle 11 in unterschiedlichen Richtungen ansteigen. In 2 sind ebenfalls Ausrichtungsschichten 21 und 31 und Substrate 23 und 33 gezeigt.
Der Stand der Technik 2 weist die folgenden Probleme auf, die noch gelöst werden müssen. Zunächst benötigt der Stand der Technik 2 unterschiedliche Arten von Mikrobehandlungen einschließlich eines Fotoresistschritts für die gemeinsame Elektrode 32, die für die Herstellung eines gewöhnlichen TN-LCDs nicht notwendig sind. Zweitens müssen die zwei Substrate 23 und 33 durch eine hoch fortgeschrittene Technik zusammengesetzt werden. Insbesondere weist ein herkömmliches TFT (Dünnschichttransistor) oder ähnliches Aktivmatrix-LCD Dünnschichtdioden oder ähnliche aktive Elemente auf, die auf nur einem der zwei Glassubstrate z. B. durch ein Fotoresistverfahren gebildet werden. Das andere Substrat, allgemein eine gemeinsame Elektrode genannt, wird einfach mit einer Elektrode auf seiner gesamten Oberfläche gebildet. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, da die Elektrode bei der Öffnung 34, wie in 2 gezeigt, nicht vorhanden ist, dass kein ausreichendes elektrisches Feld auf den Bereich um die Öffnung 34 herum wirkt, was verhindert, dass der LC ausreichend auf die angelegte Spannung reagiert. Da ein herkömmliches LCD Weiß ergibt, während keine Spannung angelegt ist, verhindert die unzureichende Reaktion des LC, dass Schwarz klar erzeugt wird, und verringert den Kontrast.
Unter Bezug auf 3 wird ein LCD gezeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert und zwei Substrate 23 und 33 einschließt. Die Substrate 23 und 33 weisen jeweils Elektroden 22 und 32 auf und umgeben eine Schicht von LC-Molekülen 11 dazwischen. Während 3 zusätzlich Ausrichtungsschichten 21 und 31 zum Veranschaulichen der LC-Ausrichtungssteuerung zeigen, bilden die Schichten 21 und 31 keinen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung. In der veranschaulichenden Ausführungsform wird die Elektrode 22 eines Substrats 23 mit einer Öffnung 24 gebildet und mit einer zweiten Elektrode 25 versehen, die mit der Öffnung 24 fluchtet. Eine besondere Spannung kann an jede der zwei Elektroden 22 und 25 angelegt werden. In dem tatsächlichen LCD sind polarisierende Folien auf beiden Seiten der Zelle angeordnet, obwohl sie nicht in 3 gezeigt sind. Während keine Spannung zwischen den Elektroden 32 und 22, die einander gegenüberliegen, angelegt ist, bleiben die Moleküle 11 parallel zu den Oberflächen der Substrate 23 und 33. Bei dem Anlegen einer Spannung ändern die Moleküle 11 ihre Ausrichtung in der Richtung eines elektrischen Feldes. Als Ergebnis ändert sich die Menge der Lichttransmission des LCD.
Die Öffnung 24 und die zweite Elektrode 25, die mit der Öffnung 24 fluchtet, werden im Folgenden ausführlicher beschrieben. In einem herkömmlichen LCD, dem die Öffnung 24 und die zweite Elektrode 25 fehlen, wird die Richtung, in der LC-Moleküle ansteigen, z. B. durch einen Vorneigungswinkel, der von der Ausrichtungsschicht und der Reibrichtung abhängt, bestimmt. In der veranschaulichenden Ausführungsform wird, wenn z. B. eine Spannung zwischen der zweiten Elektrode 25 und der Elektrode 32 angelegt wird, die höher ist als eine Spannung, die zwischen den Elektroden 22 und 32 angelegt ist, ein ungleichförmiges elektrisches Feld in der LC-Schicht erzeugt. Als Ergebnis steigen die Moleküle 11 z. B. in zwei Richtungen, wie in 3 gezeigt, innerhalb des einzelnen Pixels an. Dies verbessert erfolgreich die Blickeigenschaften des LCD.
In der Ausführungsform ist die Elektrode oder Gegenstück 32 ohne Öffnung gebildet, sodass das Substrat 33 keine Mikrobehandlung benötigt, die unter Bezug auf den Stand der Technik 2 besprochen wurde. Weiter kann die zweite Elektrode 25 als dieselbe Schicht wie ein Halbleiter implementiert werden, der TFTs oder ähnliche Matrixelemente bildet. Dies ermöglicht es, dass die zweite Elektrode 25 gebildet wird, wenn nur eine Maske für einen Fotoresistschritt geändert wird. Daher ist die Ausführungsform praktikabel, ohne dass ein Schritt zu dem herkömmlichen Verfahren zugefügt wird.
Darüber hinaus wird eine Spannung auch an die zweite Elektrode 25 angelegt, um ausreichenden Kontrast sicherzustellen. Diese Vorteile werden ausführlicher unter Bezug auf die 4–6 beschrieben werden.
4 zeigt das Ergebnis einer Simulation des elektrischen Feldes, das mit einem Querschnitt des in 3 gezeigten LCDs bewirkt wird. Die 5 und 6 zeigen jeweils das Ergebnis einer besonderen Simulation eines elektrischen Feldes zum Vergleich. Da die in den 4–6 gezeigten Ergebnisse für die Tonalität repräsentativ sind, werden der Genauigkeit der Tonalität halber weder Linien noch Zahlen zum Bezug gezeigt.
In 4 entsprechen zwei horizontale Linien in der Mitte jeweils den oberen und unteren Elektroden 22 und 32, die in 3 gezeigt sind. Die Elektroden 22 und 32 sind in einem Abstand von 5 μm voneinander angeordnet. Die zweite Elektrode 25 ist in dem Zentrum der unteren Elektrode 22, wie in der Figur gezeigt, angeordnet. Die Öffnung 24 und die Elektrode 25 weisen jeweils eine Größe von 6 μm auf. Für die Simulation wurden 5 V und 8 V an die Elektroden 22 bzw. 25 angelegt. In 4 sind die Bereiche mit demselben Potenzial durch eine besondere Tonalität wiedergegeben.
Wie 4 zeigt, bildet die zweite Elektrode 25, an die eine höhere Spannung angelegt ist als die an die Elektrode 22 angelegte Spannung, ein ungleichförmiges elektrisches Feld in der LC-Schicht. Die Moleküle 11, die eine positive dielektrische anisotrope Eigenschaft aufweisen und von herkömmlichem Gebrauch sind, neigen dazu, eine Anordnung parallel zu den elektrischen Kraftlinien zu bilden (d. h. vertikale Linien auf der Äquipotenzialoberfläche). Daher bewirkt die Elektrode 25, dass die Moleküle 11 in der LC-Schicht in den in 3 gezeigten Richtungen ansteigen.
Das Ergebnis der in 5 gezeigten Simulation wurde mit einem LCD erhalten, dem die Öffnung 24 fehlt. Für die Simulation wurden 5 V sowohl an die Elektrode 22 als auch die zweite Elektrode 25 angelegt. Wie gezeigt, bleiben die Equipotenziallinien parallel zu den Oberflächen der Substrate. Dies verhindert, dass das LCD die Vorteile der Ausführungsform erreicht.
6 zeigt das Ergebnis einer Simulation, die mit einem LCD bewirkt wurde, das die Öffnung 24 aufweist, dem aber die zweite Elektrode 25 fehlt. Diese Konfiguration ist mit dem Stand der Technik 2 identisch, außer dass die oberen und unteren Substrate ersetzt sind. Wie gezeigt, implementiert das LCD einen gewissen Grad eines ungleichförmigen elektrischen Feldes. Das ungleichförmige elektrische Feld ist jedoch nicht so bemerkbar wie in 4 und kann die Anstiegsrichtung der LC-Moleküle nicht ausreichend steuern.
Wie oben ausgeführt wurde, erreicht die veranschaulichende Ausführungsform nicht nur dieselben Vorteile wie Stand der Technik 2, sondern auch den Vorteil, dass sie die Anstiegsrichtung der LC-Moleküle zu einem größeren Grad mit dem ungleichförmigen elektrischen Feld steuern kann.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist mindestens eines der zwei Substrate, die einander mit der dazwischen liegenden LC-Schicht gegenüberliegen, mit einer Elektrode versehen, die mit einer Öffnung gebildet ist, und eine zweite Elektrode ist mit der Öffnung ausgerichtet. Es soll angemerkt werden, dass die Ausrichtung der zweiten Elektrode mit der Öffnung einen Zustand betrifft, in dem das LCD in einer Vorderansicht betrachtet wird, die Öffnung und Elektrode im Wesentlichen in derselben Position angeordnet sind und übereinander angeordnet sind. Anders ausgedrückt, wenn das LCD im Querschnitt gesehen wird, bedeutet die Ausrichtung nicht, dass sich die Elektrode an derselben Stelle wie die Öffnung befindet. Daher können die Öffnung und die Elektrode als einzelne Schicht oder als zwei Schichten, von denen eine der Vorderseite näher ist als die andere, implementiert werden, wie gewünscht.
Man nehme an, dass die veranschaulichende Ausführungsform auf ein TFT-angesteuertes LCD angewendet wird. Obwohl die Öffnung und die zweite Elektrode als eine Schicht implementiert werden können, die unabhängig von TFT-Schichten ist, ist es dann bevorzugt, sie als dieselbe Schicht wie eine der TFT-Schichten zu implementieren, um zu verhindern, dass die Zahl der Schritte ansteigt. Zum Beispiel kann die zweite Elektrode 25 durch eine Chromschicht implementiert werden, die eine Gateelektrodenschicht bildet, und ein Fotoresistschritt wird zur gleichen Zeit ausgeführt.
Die TFT-Struktur, mit der die Ausführungsform praktikabel ist, kann entweder eine gestaffelte Struktur oder eine invers gestaffelte Struktur sein. Außerdem kann die zweite Elektrode 25 in einer beliebigen der gestaffelten Schichten eingeschlossen sein oder kann als eine zusätzliche Schicht implementiert sein.
Es ist nicht notwendig, dass die Öffnung 24 und die zweite Elektrode 25 mit derselben Größe vorgesehen sind. Die Öffnung 24 kann größer oder kleiner als die zweite Elektrode 25 sein, wie gewünscht.
In 3 wird angenommen, dass die Moleküle 11 eine positive dielektrisch anisotrope Eigenschaft und eine Ausgangsausrichtung parallel zu den Substraten 23 und 33 aufweisen. Alternativ können die Moleküle 11 eine negative dielektrische anisotrope Eigenschaft und eine homöotrope Ausrichtung senkrecht zu den Substraten 23 und 33 aufweisen, wenn gewünscht. Außerdem ist das LC-Material nicht auf das Material von der TN-Art mit einem Verdrehungswinkel von 90° beschränkt, sondern kann durch ein superverdrehtes TN (STN)-Material oder ein ferroelektrisches Material ersetzt werden.
Eine Ausführungsform, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird im Folgenden beschrieben. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode auf mindestens einem der gegenüberliegenden Substrate vorgesehen ist und dass ein zweite Elektrode auf, aber isoliert von der Elektrode vorgesehen ist. Auch mit diesem Aufbau ist es möglich, die unter Bezug auf die 3 und 4 diskutierten Vorteile zu erreichen und einen großen Blickwinkel zu verwirklichen.
In 3 verdrehen sich die Direktoren des LC in derselben Richtung, während die Moleküle 11 in entgegengesetzten Richtungen in zwei unterschiedlichen Bereichen ansteigen. Wir haben bereits ein LCD mit einem großen Blickwinkel und ohne Tonalitätsinversion in der japanischen Patentanmeldung Nr. 7-273614 vorgeschlagen. Dieses LCD verwendet Ausrichtungsschichten, welche die Anstiegsrichtung der Moleküle 11 nicht auf eine Richtung beschränken, und ein LC-Material, in dem die Verdrehungsrichtung des Direktors nicht auf eine Richtung eingeschränkt ist. Ein solches LCD ermöglicht es, dass vier Bereiche, die sich in der Verdrehungsrichtung des Direktors und in der Anstiegsrichtung der LC-Moleküle unterscheiden, automatisch innerhalb des einzelnen Pixels auftreten. Insbesondere weist das einzelne Pixel, wie in 8 gezeigt, in der LC-Schicht unseres früheren Vorschlags vier Bereiche A, B, C und D auf, die sich in der Verdrehungsrichtung des Vektors und in der Anstiegsrichtung der Moleküle unterscheiden. Da vier Bereiche, in denen die Anstiegsrichtung der Moleküle sequenziell um 90° abweichen, in dem einzelnen Pixel nebeneinander bestehen, erreicht das LCD einen großen Betrachtungswinkel und ist ohne Tonalitätsinversion, auch wenn es in schräger Richtung betrachtet wird.
Ausgedehnte Untersuchungen zeigten uns jedoch, dass, da das LCD unserer früheren Anmeldung, die oben genannt ist, bewirkt, dass jedes Pixel zufällig in vier Arten von Bereichen unterteilt ist, es daher, wenn es von der Seite betrachtet wird, uneben (rau) erscheint. Wir fanden heraus, dass es durch Kombination des LCDs der vorigen Anmeldung und einer der zwei oben beschriebenen Ausführungsformen möglich ist, ein LCD zu implementieren, das einen großen Blickwinkel aufweist und frei von Unebenheit ist, wenn es von der Seite betrachtet wird. Insbesondere kann durch Verwendung des ungleichförmigen elektrischen Feldes, das von der Kombination der Elektrode mit der Öffnung und der zweiten Elektrode, die mit der Öffnung fluchtet, oder von der zweiten Elektrode, die auf, aber isoliert von der Elektrode vorgesehen ist, ein LCD verwirklicht werden, in dem jedes Pixel genau in vier Bereiche unterteilt ist, die sich in der Verdrehungsrichtung des Direktors und in der Anstiegsrichtung der LC-Moleküle unterscheiden.
In dem LCD, das die einzelnen Pixel aufweist, die in vier Bereiche unterteilt sind, ist es wünschenswert, dass die zweite Elektrode auf den diagonalen Linien (in der diagonalen Richtung) der einzelnen Pixel angeordnet ist. Zum Beispiel kann die zweite Elektrode in der Form eines Buchstabens X angeordnet sein, sodass sie jedes Pixel entlang der dia gonalen Linien in vier Bereiche teilt. Als Ergebnis wird ein LCD mit einem großen Betrachtungswinkel erhalten. Es soll angemerkt werden, dass die diagonalen Linien nicht streng diagonal zu sein brauchen, sondern leicht deformiert oder gebogen sein können, solange sie ein Pixel im Wesentlichen auf gleiche Weise teilen können.
Im Allgemeinen sind in einem Farb-LCD R (Rot)-, G (Grün)- und B (Blau)-Pixel nebeneinander angeordnet, um ein quadratisches Einheitspixel zu bilden. Insbesondere sind die R-, G- und B-Pixel jeweils nicht quadratisch, sondern länglich und weisen ein Vertikal-zu-Horizontal-Verhältnis von beispielsweise 3 : 1 auf. In diesem Fall ist die Steuerung der Anstiegsrichtung der LC-Moleküle in der horizontalen Richtung, in der die Entfernung gering ist, einfach, aber in der vertikalen Richtung, in der die Entfernung groß ist, schwierig. Zum Beispiel sind in 7 die Bereiche C und D weniger stabil als die Bereiche A und B; die Spannung, die Kühlungsrate und andere Bedingungen zur gleichmäßigen Herstellung der Bereiche A, B, C und D sind extrem eingeschränkt.
Eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die beschrieben werden soll, kann das einzelne Pixel stabil und leicht in vier Teile teilen, indem der Bereich der anwendbaren Spannungen und der Bereich der anwendbaren Kühlraten verbreitert wird. Kurz gesagt ist diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode einen Bereich aufweist, der zu den längeren Seiten eines Pixels parallel ist.
Insbesondere sind, wie in jeder der 9–11 gezeigt, die Bereiche der zweiten Elektrode, welche die Bereiche C und D abgrenzen, kürzer als die entsprechenden Bereiche, die in 7 gezeigt sind. Mit diesem Aufbau erlaubt es die zweite Elektrode, die Bereiche C und D stabiler und leichter zu bilden und verbreitert den Bereich der anwendbaren Spannungen und den der anwendbaren Kühlraten. In jeder der 9–11 kann es scheinen, dass der Kontrast des LCD wegen des Hindurchtretens von Licht durch die Linie, entlang der die Bereiche A und B angrenzen, verringert ist. In dem LCD der vorliegenden Erfindung, in dem die Bereiche, die sich in der Verdrehungsrichtung unterscheiden, mit Vorzug in den Bereichen, die in der Verdrehungsrichtung identisch sind, erzeugt werden, wird der Bereich C oder D in Form eines Strangs zwischen den Bereichen A und B erzeugt. Als Ergebnis wird der Kontrast des LCDs überhaupt nicht verringert.
Unter erneutem Bezug auf 3 wird im Folgenden beschrieben, wie das LCD der vorliegenden Erfindung erzeugt und angesteuert wird. In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des LCDs und des Verfahrens zum Ansteuern, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, ist eine Spannung, die zur Zeit des Ansteuerns an die zweite Elektrode 25 angelegt wird, höher als eine Spannung, die an die umgebende Elektrode 22 angelegt wird, wie in dem herkömmlichen LCD. Dies versieht die Moleküle 11 mit einer gewünschten Anstiegseigenschaft und einem gewünschten Blickwinkel, wie in 3 gezeigt. Die an die zweite Elektrode 25 anzulegende Spannung kann für alle Pixel dieselbe sein oder kann sich zwischen den Pixeln unterscheiden (in Bezug etwa auf die Pixelelektroden). In jedem Fall kann die Anstiegsrichtung der Moleküle 11 auf die Weise gesteuert werden, die in 3 gezeigt ist.
In der ersten Ausführungsform wird LC in eine LC-Anzeige injiziert. Dann wird die LC-Anzeige auf eine Temperatur erwärmt, die höher ist als die Übergangstemperatur von der isotropen Phase zur LC-Schicht. Anschließend wird die LC-Anzeige auf eine Temperatur abgekühlt, die unter der genannten Übergangstemperatur liegt. In diesem Kühlungsstadium wird (1) eine Spannung zwischen der zweiten Elektrode und der Gegenelektrode angelegt, die höher ist als die Spannung, die zwischen der Elektrode mit der Öffnung und der Gegenelektrode, die ihr gegenüber liegt, angelegt wird, oder (2) eine Spannung zwischen der zweiten Elektrode und der Gegenelektrode angelegt, die höher ist als die Spannung, die an die Elektrode auf dem Substrat und die Gegenelektrode angelegt wird.
Die Spannung, die im Kühlungsstadium bei beiden der beschriebenen Schemata (1) und (2) angelegt wird, bewirkt, dass die Anstiegsrichtungen der Moleküle 11 eingeprägt werden. Daher ist es zu der Zeit des Ansteuerns, die auf das Kühlungsstadium folgt, nicht notwendig, die Spannung an die zweite Elektrode 25 anzulegen, d. h. alles, was erforderlich ist, ist das Anlegen der Spannung an die Elektrode 22, wie in dem herkömmlichen LCD.
Eine zweite Ausführungsform des LCD-Herstellungsverfahrens und Ansteuerungsverfahrens, das kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass, um die Anstiegsrichtungen der Moleküle 11 während des Abkühlens einzuprägen, das LCD eine kleine Menge eines organischen Polymers enthält. Insbesondere ist es wünschenswert, LC, der ein Monomer oder ein Oligomer enthält, zwischen die Substrate zu injizieren, und es mit dem LC reagieren zu lassen. Das gebildete Polymer ist innerhalb des LCs gleichförmig verteilt und stabilisiert die Anstiegsrichtungen der Moleküle.
Um ein Polymer durch eine Reaktion aus dem Monomer oder dem Oligomer zu bilden, kann man das Monomer oder das Oligomer (i) in der isotropen Phase, (ii) in der LC-Schicht oder (iii) sowohl in der isotropen Phase als auch der LC-Schicht reagieren lassen. Allgemein erlaubt es das obige Schema (i), dass die gebildeten Hochmoleküle den Bereichen, die sich in der Verdrehungsrichtung und in der Anstiegsrichtung unterscheiden, helfen, stabil zu existieren. Das Schema (ii) erlaubt es vermutlich den Hochmolekülen, die Ausrichtungsrichtung des LCs positiv einzuprägen. Ein solcher Unterschied zwischen den Schemata (i) und (ii) ist jedoch nicht sicher. Mit jedem der Schemata (i) und (ii) ist es möglich, das LCD dieser Ausführungsform herzustellen.
Das Monomer oder das Oligomer kann aus einer Gruppe lichthärtbarer Monomere, einer Gruppe wärmehärtbarer Monomere oder eine Gruppe von Oligomeren davon ausgewählt werden. Weiter kann das Monomer oder das Oligomer jede andere geeignete Komponente enthalten.
Eine Gruppe lichthärtbarer Monomere oder Oligomere schließt nicht nur solche ein, die gegenüber sichtbarer Strahlung reaktiv sind, sondern auch ultraviolett(UV)-härtbare Monomere, die gegenüber Ultraviolettstrahlung reaktiv sind. Die UV-härtbaren Monomere sind unter dem Gesichtspunkt einer einfachen Handhabung besonders wünschenswert.
Das auf diese Ausführungsform anwendbare Polymer kann eine Struktur ähnlich den LC-Molekülen aufweisen, die ein flüssigkristallines Monomer oder Oligomer enthält. Ein flexibles Polymer mit Alkylenketten jedoch, da das Polymer nicht immer zum Ausrichtungszweck verwendet wird. Außerdem kann ein beliebiges von monofunktionellen Monomeren, bifunktionellen Monomeren und multifunktionellen Monomeren verwendet werden.
Die auf diese Ausführungsform anwendbaren UV-härtbaren Monomere umfassen 2-Ethylhexylacrylat, Butylethylacrylat, Butoxyethylacrylat, 2-Cyanoethylacrylat, Benzilacrylat, Cyclohexylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Ethoxyethylacrylat, NUN-Diethylaminoethylacrylat, NUN-Dimethylaminoethylacrylat, Dicyclopentanylacrylat, Dicyclopentenylacrylat, Glycidylacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, Isobornylacrylat, Isodecylacrylat, Laurylacrylat, Morpholinacrylat, Phenoxyethylacrylat, Phenoxydiethylenglycolacrylat, 2,2,2-Trifluorethylacrylat, 2,2,3,3,3-Pentafluorpropylacrylat, 2,2,3,3-Tetrafluorpropylacrylat, 2,2,3,4,4,4-Hexafluorbutylacrylat und andere monofunktionelle Acrylatverbindungen.
Ebenfalls anwendbar auf diese Ausführungsform sind monofunktionelle Methacrylatverbindungen einschließlich 2-Ethylhexylmethacrylat, Butylethylmethacrylat, Butoxyethylmethacrylat, 2-Cyanoethylmethacrylat, Benzilmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Ethoxyethylmethacrylat, NUN-Diethylaminoethylmethacrylat, NUN-Dimethylaminoethylmethacrylat, Dicyclopentanylmethacrylat, Dicyclopentenylmethacrylat, Glycidylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Isobornylmethacrylat, Isodecylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Morpholinmethacrylat, Phenoxyethylmethacrylat, Phenoxydiethylenglycolmethacrylat, 2,2,2-Trifluorethylmethacrylat, 2,2,3,3-Tetrafluorpropylmethacrylat und 2,2,3,4,4,4-Hexafluorbutylmethacrylat.
Weiter kann eine beliebige der multifunktionellen Acrylatverbindungen verwendet werden, einschließlich 4,4'-Biphenyldiacrylat, 1,4-Bisacryloyloxybenzol, 4,4'-Bisacryloyloxydiphenylether, 4,4'-Bisacryloyloxydiphenylmethan, 3,9-Bis[1,1-dimethyl-2-acryl oyloxyethyl]-2,4,8,10-tetraspiro[S,S]undecan, α,α'-Bis[4-acryloyloxyphenyl]-1,4-diisopropylbenzol, 1,4-Bisacryloyloxytetrafluorbenzol, 4,4'-Bisacryloyloxyactafluorbiphenyl, Diethylenglycolacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat, 1,3-Butylenglycoldiacrylat, Dicyclopentanyldiacrylat, Glyceroldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Tetraethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat, Ditrimethylolpropantetraacrylat, Dipentaerythritolhexaacrylat, Dipentaerythritolmonohydroxypentaacrylat, Dipentaerythritolmonohydroxypentaacrylat, 4,4'-Diacryloyloxydimethylstilben, 4,4'-Diacryloyloxydiethylstilben, 4,4-Diacryloyloxypropylstilben, 4,4'-Diacryloyloxydibutylstilben, 4,4'-Diacryloyloxydipentylstilben, 4,4'-Diacryloyloxydihexylstilben, 4,4'-Diacryloyloxydifluorstilben, 4,4'-Diacryloyloxydifluorstilben, 2,2-3,3-4,4-Hexafluorpentandiol-1,5-diacrylat, 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropyl-1,3-diacrylat und Urethanoligomer.
Zusätzlich verwendbar sind multifunktionelle Methacrylatverbindungen einschließlich Diethylenglykolmethacrylat, 1,4-Butandiolmethacrylat, 1,3-Butylenglycoldimethacrylat, Dicyclopentanyldimethacrylat, Glyceroldimethacrylat, 1,6-Hexandioldimethacrylat, Neopentylglycoldimethacrylat, Tetraethylenglycoldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Pentaerythritoltetramethacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat, Ditrimethylolpropantetramethacrylat, Dipentaerythritolhexamethacrylat, Dipentaerythritolmonohydroxypentamethacrylat, 2,2,3,3,4,4-Hexafluorpentandiol-1,5-dimethacrylat und Urethanmethacrylatoligomer und Styrol, Aminostryrol und Vinylacetat.
Darüber hinaus wird die Ansteuerungsspannung zum Ansteuern der Elemente dieser Ausführungsform ebenfalls durch die Wechselwirkung an der Grenzfläche zwischen dem polymeren Material und dem LC-Material beeinflusst. Im Hinblick darauf kann ein Polymer verwendet werden, das ein Fluorelement enthält, z. B. ein Polymer, das aus einer Verbindung synthetisiert wird, die 2,2,3,3,4,4-Hexafluorpentandiol-1,5-diacrylat, 1,1,2,2,3,3-Hexafluorpropyl-1,3-diacrylat, 2,2,2-Trifluorethylacrylat, 2,2,3,3,3-Pentafluorpropylacrylat, 2,2,3,3-Tetrafluorpropylacrylat, 2,2,3,4,4,4-Hexafluorbutylacrylat, 2,2,2-Trifluorethylmethacrylat, 2,2,3,3-Tetrafluorpropylmethacrylat, 2,2,3,4,4,4-Hexafluorbutylmethacrylat oder Urethanacrylatoligomer enthält.
Wenn das Polymer durch ein lichthärtbares oder UV-härtbares Monomer implementiert wird, wird allgemein ein Initiator für Licht oder UV-Strahlen verwendet. Der Initiator kann sein 2,2-Diethoxyacetophenon, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-on, 1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on, 1-(4-Dodecylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-on oder ein ähnliches Acetophenon oder Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzylmethylcetanol oder ein ähnliches Benzoin, oder Benzophenon, Benzoylbenzoesäure, 4-Phenylbenzophenon, 3,3-Dimethyl-4-methoxybenzophenon oder ein ähnliches Benzophenon oder Thioxanthon, 2-Chlorthioxanthon, 2-Methylthioxyanthon oder ein ähnliches Thioxanthon oder eines von Diazoniumsalzen, Sulfoniumsalzen, Iodoniumsalzen und Seleniumsalzen.
Beispiele der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele werden im Folgenden beschrieben.
[Beispiel 1]
Ein Substrat, das eine amorphe Silicium-TFT-Anordnung aufwies, wurde auf einem Glassubstrat gebildet, indem ein Schichtbildungsschritt und ein fotolithografischer Schritt wiederholt wurden. Die TFT-Anordnung wies 480 × 640 × 3 Pixel, die jeweils 100 μm × 300 μm groß waren, und eine diagonale Anzeigengröße von 240 mm auf. In Beispiel 1 wies das TFT eine invers gestaffelte Struktur auf, die aus einer Gate-Chromschicht, einer Siliciumnitrid-Isolierschicht, einer amorphen Silicium-Halbleiterschicht, einer Drain- und Source-Chromschicht und einer Pixel-ITO-Schicht, von der Substratseite her genannt, bestand. Eine 5 μm breite diagonale Öffnung in Form eines Buchstabens X wird in der ITO-Schicht jeder Pixelelektrode gebildet, und eine Elektrode, die ebenfalls in der Form eines Buchstabens X und mit der Öffnung fluchtend ist, wurde aus Chrom gebildet. Die Struktur war so entworfen, dass eine Spannung an die Elektrode angelegt werden konnte, unabhängig von einer Spannung, die für den Pixelbereich gedacht war. Da die Elektrode durch dieselbe Schicht wie die Gateelektrode, d. h. die Chromschicht implementiert war, wurden keine zusätzlichen Schritte benötigt.
Ein RGB-Farbfiltersubstrat wurde als Substrat verwendet, das dem oben beschriebenen Substrat gegenüberlag. Nachdem die zwei Substrate gespült waren, wurden die Ausrichtungsschichten 21 und 31, 3, durch Schleuderbeschichtung darauf aufgebracht und dann bei 90 °C und 220 °C gebacken. Die Ausrichtungsschichten 21 und 31 wurden durch ein Polyimid-Ausrichtungsmaterial JALS-428 (Handelsname; erhältlich von Japan Synthetic Rubber) implementiert. Anschließend wurden die Substrate durch ein aus Rayon gebildetes Poliertuch gerieben. Das Reiben wurde in den diagonalen Richtungen der Substrate durchgeführt; die Reibrichtung des oberen Substrats und jene des unteren Substrats unterschieden sich um 90°. Klebstoff wurde auf die Randbereiche der Substrate aufgebracht, und dann wurden Latexkugeln, die jeweils einen Durchmesser von 6 μm aufwiesen, als Abstandshalter aufgesprüht. Danach wurden die zwei Substrate ausgerichtet und unter der Anwendung von Druck zusammengeklebt. Die zusammengeklebten Substrate wurde in einem Vakuumbehälter angeordnet. Nachdem der Behälter evakuiert worden war, wurde nematisches LC ZLI 4792 (Handelsname) in den Substrataufbau injiziert. Zwei Polarisierfolien wurden senkrecht zueinander an die gebildete LC-Anzeige angeklebt, sodass ein LCD vollendet wurde.
8 V wurden an die X-förmige Elektrode des LCD angelegt, um die Anzeige auf die herkömmliche Art und Weise zu bewirken. Die Spannung für die Pixelanzeige betrug ungefähr 5,5 V. Das LCD war in allen Richtungen tonalitätsinversionsfrei und erreichte einen großen Blickwinkel, der von der Seite betrachtet frei von Rauheit war.
Der Zustand des einzelnen Pixels wurde durch ein Mikroskop unter dem Anlegen der Spannung beobachtet. Die Beobachtung zeigte, dass jeder Pixel in die vier Bereiche A–D, 7, unterteilt war, und dass die Bereiche A–D sich in der Verdrehungsrichtung und der Anstiegsrichtung unterschieden, wenn die Substrate zur Beobachtung geneigt wurden.
Weiter wurde die Blickwinkeleigenschaft des LCD während Tonalitätsanzeige in Intervallen von 45° bezüglich des Ausrichtungswinkels gemessen. Zur Messung wurde ein LC-Beurteilungsgerät LCD-5000 (Handelsname) verwendet. Es wurde herausgefunden, dass das LCD im Wesentlichen dieselbe Blickwinkeleigenschaft in alle Richtungen aufwies und keine Tonalitätsinversion innerhalb des Winkelbereichs von 60° zeigte.
[Vergleichsbeispiel 1]
Ein LCD wurde auf die gleiche Weise hergestellt und angesteuert wie in Beispiel 1, außer dass keine Spannung an die X-förmige Elektrode angelegt wurde. Das LCD verursachte das Auftreten einer Tonalitätsinversion und viele Nachbilder. In dem einzelnen Pixel trat Disklination auf und änderte sich anschließend ab der Zeit unmittelbar nach dem Anlegen einer Spannung, wie durch ein Mikroskop beobachtet wurde.
[Beispiel 2]
Eine LCD-Anzeige wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die TFT-Anordnung eine gestaffelte Struktur aufwies. Genauer gesagt wurde ein Substrat, das eine amorphe Silicium-TFT-Anordnung aufwies, auf einem Glassubstrat gebildet, indem ein Schichtbildungsschritt und ein fotolithografischer Schritt wiederholt wurden. Die TFT-Anordnung wies 480 × 640 × 3 Pixel, die jeweils 100 μm × 300 μm maßen, und eine diagonale Anzeigengröße von 240 mm auf. In Beispiel 2 wies das TFT eine gestaffelte Struktur auf, die aus einer Pixel-ITO-(Indiumzinnoxid)-Schicht, einer Source- und Drain-Chromschicht, einer amorphen Siliciumhalbleiterschicht, einer Siliciumnitrid-Isolierschicht und einer Gate-Chromschicht bestand.
Eine 5 μm breite diagonale Öffnung in der Form eines Buchstabens X wird in der ITO-Schicht jeder Pixelelektrode gebildet, und eine Elektrode, die ebenfalls in der Form eines Buchstabens X und mit der Öffnung ausgerichtet ist, wurde aus Chrom gebildet. Die Struktur wurde so entworfen, um eine Spannung an die Elektrode unabhängig von einer Spannung, die für den Pixelbereich gedacht ist, anzulegen. Da die Elektrode durch dieselbe Schicht wie die Gateelektrode, d. h. die Chromschicht, implementiert war, wurden keine zusätzlichen Schritte benötigt.
Eine LCD-Anzeige wurde zusammengesetzt und mit LC gefüllt, um so ein LCD herzustellen. 8 V wurden an die X-förmige Elektrode des LCDs angelegt, um eine Anzeige auf die herkömmliche Weise zu bewirken. Die Spannung für die Bildanzeige betrug ungefähr 5 V. Dieses LCD war ebenfalls tonalitätsinversionsfrei in allen Richtungen und erreichte einen großen Blickwinkel ohne Rauheit, wenn es von der Seite betrachtet wurde.
[Beispiel 3]
Ein TFT-Substrat wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und mit einem Farbfiltersubstrat kombiniert, um eine LCD-Anzeige zusammenzusetzen. Die zusammengeklebten Substrate wurden in einem Vakuumbehälter angeordnet. Nachdem der Tank evakuiert worden war, wurde eine LC-Lösung aus nematischem LC ZLI 4792, 0,2 Gew.-% UV-härtbarem Monomer KAYARADPET-30 (Handelsname; erhältlich von Nippon Kayaku) und 5 Gew.-% (auf das Monomer bezogen) des Initiators Iluganox 907 (Handelsname) in den Substrataufbau injiziert. Die erhaltene Anzeige wurde auf 110 °C erwärmt und dann durch UV-Strahlen (0,1 mW/cm²) für 30 Sekunden bei 110 °C beleuchtet. Anschließend wurde die Anzeige bei einer Geschwindigkeit von 20 °C/Min. gekühlt, während eine 10 V, 5 Hz Sinusspannung und eine 5 V, 5 Hz Sinusspannung jeweils an die X-förmigen Elektroden und die Pixel angelegt wurden.
Bei der oben beschriebenen Anzeige war jedes Pixel erfolgreich in vier Bereiche gemäß dem Aufbau der X-förmigen Elektrode unterteilt, wie durch ein Polarisationsmikroskop beobachtet wurde. Wenn die Zelle geneigt wurde, zeigte sich, dass die vier Bereiche in den in 7 gezeigten Richtungen anstiegen, basierend auf der Helligkeitsänderung.
Die Spannung für die X-Elektrode wurde unterbrochen, um die Anzeige unter gewöhnlichen Bedingungen zu bewirken. Der sich ergebende Blickwinkel war groß und tonalitätsinversionsfrei, auch mit Halbtönen. Die LC stiegen in vier unterschiedlichen Bereichen gemäß dem Aufbau der X-förmigen Elektrode an, wie durch ein Mikroskop be obachtet wurde. Die Blickwinkeleigenschaft des LCD während Tonalitätsanzeige wurde in den Intervallen von 45° bezüglich des Orientierungswinkels gemessen. Für die Messung wurde das zuvor erwähnte LC-Beurteilungsgerät LCD-5000 verwendet. Es wurde festgestellt, dass das LCD im Wesentlichen dieselbe Blickwinkeleigenschaft in allen Richtungen aufwies und innerhalb des Winkelbereichs von 60° keine Tonalitätsinversion zeigte.
[Vergleichsbeispiel 2]
Ein LCD wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt und angesteuert, außer dass keine Spannung an die X-förmige Elektrode angelegt wurde. In dem LCD war jedes Pixel nicht regelmäßig in vier Bereiche unterteilt, was bewirkte, dass das LCD rau erschien, wenn es in schräger Richtung betrachtet wurde.
[Beispiel 4]
Ein Substrat, das eine amorphe Silicium-TFT-Anordnung aufwies, wurde auf einem Glassubstrat gebildet, indem ein Schichtbildungsschritt und ein fotolithografischer Schritt, wie in Beispiel 1, wiederholt wurde. Die TFT-Anordnung wies 480 × 640 × 3 Pixel, jeweils 100 μm × 300 μm groß, und eine diagonale Anzeigengröße von 240 mm auf. In der ITO der einzelnen Pixelelektrode war keine Öffnung gebildet. Weiter wurde, nachdem die einzelnen Pixel mit einer Nitridschicht bedeckt waren, eine X-förmige Elektrode aus Chrom im Zentrum des Pixels gebildet. Für das andere Substrat wurde ein RGB-Farbfilter verwendet. Die zwei Substrate wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 zusammengeklebt, und dann wurde ein LCD auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Eine 5 μm breite diagonale Öffnung in Form eines Buchstabens X wird in der ITO-Schicht jeder Pixelelektrode gebildet, und eine Elektrode, die ebenfalls in der Form eines Buchstabens X und mit der Öffnung ausgerichtet war, wurde aus Chrom gebildet. Die Struktur war so entworfen, um eine Spannung an die Elektrode unabhängig von einer Spannung, die für den Pixelbereich bedacht ist, anzulegen. Da die Elektrode durch dieselbe Schicht wie die Gateelektrode, d. h. die Chromschicht, implementiert war, wurden keine zusätzlichen Schritte benötigt.
Eine LCD-Anzeige wurde zusammengebaut und mit LC gefüllt, um ein LCD herzustellen. 8 V wurden an die X-förmige Elektrode des LCDs angelegt, um die Anzeige auf die herkömmliche Weise zu bewirken. Die Spannung für die Pixelanzeige betrug ungefähr 5 V. Dieses LCD war ebenfalls tonalitätsinversionsfrei in allen Richtungen und erreichte einen großen Blickwinkel ohne Rauheit, wenn es von der Seite betrachtet wurde.
In der oben beschriebenen Anzeige war jedes Pixel in vier Bereiche gemäß dem Aufbau der X-förmigen Elektrode unterteilt, wie durch ein Polarisationsmikroskop beobachtet wurde. Wenn die Zelle geneigt wurde, zeigte sich, dass die vier Bereiche in den in 7 gezeigten Richtungen anstiegen, basierend auf der Helligkeitsänderung.
Die Spannung für die X-Elektrode wurde unterbrochen, um die Anzeige unter gewöhnlichen Bedingungen zu bewirken. Der sich ergebende Blickwinkel war groß und tonalitätsinversionsfrei, auch mit Halbtönen. Der LC stieg gemäß dem Aufbau der X-förmigen Elektrode in vier unterschiedlichen Bereichen an, wie durch ein Mikroskop beobachtet wurde. Die Blickwinkeleigenschaft des LCD während der Tonalitätsanzeige wurde in Intervallen von 45° bezüglich des Orientierungswinkels gemessen. Für die Messung wurde das zuvor erwähnte LC-Beurteilungsgerät LCD-5000 verwendet. Es wurde gefunden, dass das LCD im Wesentlichen dieselben Blickwinkeleigenschaften in allen Richtungen aufwies und innerhalb des Winkelbereichs von 60° keine Tonalitätsinversion zeigte.
[Beispiel 5]
Eine LC-Anzeige wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass die in 9 gezeigte Elektrode verwendet wurde. Die an die zweite Elektrode ange legte Sinusspannung wurde sequenziell von 5 V auf 20 V verändert, während die Kühlgeschwindigkeit der Substrate sequenziell von 5 °C/min auf 20 °C/min verändert wurde. Unter all solchen Bedingungen wurde die einzelne Elektrode erfolgreich gemäß dem Aufbau der Elektrode in vier Teile geteilt. Eine Tonalitätsinversion trat innerhalb des Blickwinkels von 60° in keiner Richtung auf.
Zusammengefasst kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein LCD mit einer Spannung angesteuert werden, die höher ist als die Spannung, die zwischen einer Elektrode mit einer Öffnung und einer Gegenelektrode angelegt ist, die zwischen einer zweiten Elektrode und der Gegenelektrode angelegt wird. Das LCD ist tonalitätsinversionsfrei und weist einen großen Blickwinkel auf, in dem während der Anzeige von Schwarz kein Weiß erscheint. Weiter weist das LCD einen hohen Kontrast auf. Außerdem kann das LCD durch ein einfaches Verfahren hergestellt werden, das keine zusätzlichen Schritte erfordert.
Für den Fachmann sind in Kenntnis der Lehre der vorliegenden Erfindung verschiedene Abänderungen möglich, ohne von ihrem Umfang abzuweichen.

Claims

LCD mit: zwei Substraten; einer LC-Schicht, die zwischen den zwei Substraten (23, 33) liegt und bewirkt, dass eine Anzahl von Bereichen mit unterschiedlichen molekularen Ausrichtungen darin nebeneinander vorhanden sind; einer ersten Elektrode (22), die auf mindestens einem der zwei Substrate vorgesehen ist und mit einer Öffnung (24) gebildet ist; einer zweiten Elektrode (25), die auf dem einem Substrat vorgesehen ist, in Ausrichtung mit der Öffnung, und gekennzeichnet durch eine Gegenelektrode (32), die auf dem Substrat gegenüber dem Substrat der ersten Elektrode vorgesehen ist.
LCD gemäß Anspruch 1, wobei die Anzahl von Bereichen Bereiche einschließt, die hinsichtlich der Verdrehungsrichtung eines LC-Direktors identisch sind, aber hinsichtlich der Anstiegsrichtung der LC-Moleküle unterschiedlich sind.
LCD gemäß Anspruch 1, wobei die Anzahl an Bereichen vier Bereiche umfasst, die in einem einzelnen Pixel vorhanden sind und sich hinsichtlich der Verdrehungsrichtung eines LC-Direktors und hinsichtlich der Anstiegsrichtung der LC-Moleküle unterscheiden.
LCD gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode auf einer diagonalen Linie eines einzelnen Pixels angeordnet ist.
LCD gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode einen Bereich einschließt, der zu den längeren Seiten eines einzelnen Pixels parallel ist.