ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК G02F1/1343 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение касается жидкокристаллического индикаторного устройства. Более конкретно, настоящее изобретение касается жидкокристаллического индикаторного устройства с режимом вертикальной ориентации, имеющего структуру для контроля ориентации молекул жидкого кристалла.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Жидкокристаллические индикаторные устройства используются в различных областях вследствие их преимуществ, таких как тонкий и легкий дизайн и низкое потребление энергии. Известны различные индикаторные режимы жидкокристаллических индикаторных устройств, и одним из них является режим вертикальной ориентации (VA), который обеспечивает высокую степень контрастности.

Жидкокристаллические индикаторные устройства с многодоменной вертикальной ориентацией (далее обозначаемые MVA-LCD) известны как жидкокристаллические индикаторные устройства с VA режимом, разработанные для легкого контроля ориентации молекул жидкого кристалла. MVA-LCD имеют структуру контроля ориентации, которая регулирует ориентацию молекул жидкого кристалла, имеющих отрицательную диэлектрическую анизотропию, путем вертикальной ориентации молекул жидкого кристалла (смотри, например, патентные документы 1 и 2).

Примеры таких структур контроля ориентации включают в себя выступы на подложке и выемки (щели) электродов для приложения напряжения к жидкому кристаллу. Эти структуры могут применяться вместе. Эти структуры позволяют регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла в заданном направлении.

Жидкокристаллические индикаторные устройства, организованные описанным образом, улучшены в том отношении, что меньшее число пикселов удовлетворяет требованиям высокого разрешения и снижения размера устройства. В настоящее время существует сильная потребность в технологии улучшения отношения апертуры пиксела.

Патентный документ 1: JP 2000-193976 A

Патентный документ 2: JP 2006-243317 A

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Однако, как описано в патентном документе 1, формирование большего числа выступов на подложке приводит к меньшему отношению апертуры пиксела. Следовательно, предпочтительно, когда число выступов снижается, насколько возможно. Структура, в которой число выступов снижено, чтобы увеличить расстояния между выступами и границы пикселов, может преодолевать этот недостаток, но имеет другим недостатком то, что ориентация молекул жидкого кристалла может быть нестабильной в некоторых областях из-за ее слабой способности регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла.

Структура, описанная в патентном документе 2, в которой образованы щели в периферийных областях электродов для приложения напряжения к жидкому кристаллу, чтобы регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла, может не иметь достаточной способности регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла. Увеличения числа щелей может быть одним возможным путем улучшить способность регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла, но может мешать получению дизайна с высоким отношением апертуры пиксела.

Кроме того, в случае жидкокристаллического индикаторного устройства с VA режимом, вероятность разупорядочения ориентации молекул жидкого кристалла имеет тенденцию быть выше в областях, расположенных возле контактных отверстий в подложке матрицы тонкопленочных транзисторов, когда на подложку смотрят с направления нормали. Разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла снижает пропускание света и, следовательно, снижает яркость жидкокристаллического индикаторного устройства. Кроме того, разупорядочение также снижает скорость отклика и, следовательно, ориентирует молекулы жидкого кристалла в множестве пикселов в разных направлениях, приводя к неравномерной индикации. Поэтому индицируется грубое изображение. Как описано выше, жидкокристаллические индикаторные устройства с VA режимом должны быть улучшены, чтобы увеличить пропускание света и предотвратить неровность изображения.

Настоящее изобретение было сделано ввиду вышеуказанных проблем, и его целью является обеспечить жидкокристаллическое индикаторное устройство с прекрасной эффективностью индикации, которое имеет дизайн с высоким отношением апертуры пиксела, не вызывает разупорядочения молекул жидкого кристалла и, следовательно, имеет улучшенное пропускание света и улучшено с точки зрения неровности изображения.

СРЕДСТВО РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

Настоящие изобретатели изучили различные жидкокристаллические индикаторные устройства с VA режимом и обнаружили, что выступ для регулирования ориентации молекул жидкого кристалла предпочтительно формируют на противоположной подложке с точки зрения отношения апертуры пиксела и простоты производственных процессов, и что данный выступ предпочтительно распространяется от одного конца до другого конца каждого пиксела, чтобы увеличить отношение апертуры пиксела. Настоящие изобретатели также обнаружили, что вероятность разупорядочения ориентации молекул жидкого кристалла имеет тенденцию быть выше в областях, расположенных возле контактных отверстий в подложке матрицы тонкопленочных транзисторов, когда на данную подложку смотрят с направления нормали. Кроме того, настоящие изобретатели обнаружили, что электроды для приложения напряжения к жидкокристаллическому слою имеют способность достаточно регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла в случае, когда щель для регулирования ориентации молекул жидкого кристалла сформирована возле контактных отверстий. Таким образом, настоящие изобретатели получили жидкокристаллическое индикаторное устройство с прекрасной эффективностью индикации, которое имеет дизайн с высоким отношением апертуры пиксела, с выступом и щелью, расположенными, как описано выше, вызывает меньшее разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла и, следовательно, имеет улучшенное пропускание света и улучшено с точки зрения неровности изображения. Этими открытиями, решающими вышеуказанные проблемы, настоящие изобретатели завершили настоящее изобретение.

Более конкретно, настоящее изобретение обеспечивает жидкокристаллическое индикаторное устройство, которое включает в себя: жидкокристаллический слой между подложкой матрицы тонкопленочных транзисторов и противоположной подложкой; и, по меньшей мере, один электрод для приложения напряжения к жидкокристаллическому слою. Подложка матрицы тонкопленочных транзисторов включает в себя: прозрачную подложку; линии истока и линии затвора, бегущие в продольном и поперечном направлениях, соответственно, на основной поверхности прозрачной подложки; проводящую часть в пикселе, заданную линиями истока и линиями затвора; и изолирующую пленку, покрывающую данную проводящую часть, и обеспеченную контактным отверстием, электрически соединяющим электрод на подложке матрицы тонкопленочных транзисторов среди, по меньшей мере, одного электрода и проводящую часть через изолирующую пленку. Противоположная подложка включает в себя выступ, распространяющийся от одного конца до другого конца пиксела. По меньшей мере, один электрод обеспечен, по меньшей мере, одной щелью между контактным отверстием и границей пиксела, если смотреть от направления нормали к поверхности подложки.

Жидкокристаллическое индикаторное устройство настоящего изобретения изменяет задержку жидкокристаллического слоя путем изменения напряжения, подаваемого на жидкокристаллический слой, и, тем самым, выполняет индикаторное устройство. Более конкретно, жидкокристаллическое индикаторное устройство настоящего изобретения представляет собой жидкокристаллическое индикаторное устройство с VA режимом, в котором ориентация молекул жидкого кристалла регулируется данным выступом и данной щелью электрода пиксела. VA режим представляет собой режим, использующий отрицательный жидкий кристалл, имеющий отрицательную диэлектрическую анизотропию. В этом режиме молекулы жидкого кристалла ориентируются в направлении, по существу, перпендикулярном поверхностям подложки, пока напряжение подается ниже, чем пороговая величина (например, нет напряжения); и молекулы жидкого кристалла наклоняются в направлении, по существу, горизонтальном к поверхностям подложки, пока подается напряжение не ниже, чем пороговая величина. Термин "молекулы жидкого кристалла, имеющие отрицательную диэлектрическую анизотропию" относится к молекулам жидкого кристалла, имеющим большую диэлектричность вдоль короткой оси, чем вдоль длинной оси.

Линии истока и линии затвора на подложке матрицы тонкопленочных транзисторов представляют собой линии для передачи сигналов к множеству пикселов для индикации. Пикселы, которые заданы линиями истока и линиями затвора, каждый включают в себя проводящую часть. Структура проводящей части более подробно описана ниже.

Изолирующая пленка, покрывающая проводящую часть, представляет собой пленку, сделанную из органического изолирующего материала или неорганического изолирующего материала, такого как неорганический оксид или неорганический нитрид, и данный материал и его толщина не ограничены особо.

Контактное отверстие обычно образовано в изолирующей пленке путем выполнения травления, такого как сухое травление или мокрое травление, изолирующей пленки. Плоская форма и размер контактного отверстия, если смотреть с направления нормали к поверхностям подложки, не ограничиваются особо. Например, плоская форма может быть многоугольной (например, квадратной, прямоугольной, треугольной) и может быть круглой или эллиптической.

Электрод на подложке матрицы тонкопленочных транзисторов, более конкретно, относится к электродам пиксела. Обычно электроды пиксела обеспечиваются в соответствующих пикселах и используются для подачи напряжения на жидкокристаллический слой. Каждый из электродов пиксела соединяется с соответствующей проводящей частью через соответствующее контактное отверстие. Электроды пиксела могут служить как отражающие области или пропускающие области.

Противоположная подложка имеет выступ для регулирования ориентации молекул жидкого кристалла. Данный выступ распространяется от одного конца до другого конца пиксела для дизайна с более высоким отношением апертуры пиксела. Чтобы равномерно ориентировать молекулы жидкого кристалла в пикселах, предпочтительно формировать выступы, которые проходят над всеми пикселами через их центральные части вдоль того же продольного или поперечного направления. Противоположная подложка дополнительно включает в себя общий электрод, обращенный к электродам пиксела.

В настоящем изобретении, чтобы уменьшить разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла вблизи контактных отверстий, по меньшей мере, одна щель формируется между контактным отверстием и границей пиксела на электроде, если смотреть от направления нормали к поверхностям подложки. Электрод, где образована щель, может быть электродом пиксела или противоположным электродом на противоположной подложке. Форма, число и другие характеристики щелей не ограничиваются особо и могут определяться надлежащим образом на основании рассмотрения ориентации молекул жидкого кристалла. Подробности щели даны ниже.

Структура жидкокристаллического индикаторного устройства настоящего изобретения не ограничивается особо его компонентами при условии, что она, по существу, включает в себя вышеуказанные компоненты.

В одном аспекте жидкокристаллического индикаторного устройства настоящего изобретения, например, подложка матрицы тонкопленочных транзисторов включает в себя тонкопленочный транзистор возле пересечения линий затвора и линий истока, и проводящая часть электрически соединяется с электродом стока тонкопленочного транзистора.

Тонкопленочный транзистор включает в себя электроды затвора, соединенные с линиями затвора, электроды истока, соединенные с линиями истока, и электроды стока, и дополнительно включает в себя полупроводниковый слой, служащий в качестве канала тонкопленочного транзистора. Проводящая часть представляет собой линию или подобное, которая электрически соединяется с электродом стока тонкопленочного транзистора и электрически соединяется с электродом пиксела через контактное отверстие.

В другом аспекте жидкокристаллического индикаторного устройства настоящего изобретения, подложка матрицы тонкопленочных транзисторов включает в себя линию запоминающего конденсатора, проходящую поперек линий истока и бегущую между линиями затвора, и проводящая часть представляет собой электрод запоминающего конденсатора, обращенный к линии запоминающего конденсатора.

Линия запоминающего конденсатора и электрод запоминающего конденсатора вместе составляют запоминающий конденсатор для компенсации жидкокристаллического конденсатора, образованного каждым электродом пиксела и общим электродом. Обычно запоминающий конденсатор образован с помощью линии запоминающего конденсатора и электрода пиксела или электрода запоминающего конденсатора, электрически соединенного с электродом пиксела.

В предпочтительном аспекте жидкокристаллического индикаторного устройства настоящего изобретения, каждая щель распространяется в направлении поперек выступа, и молекулы жидкого кристалла в жидкокристаллическом слое ориентированы в двух направлениях, пока подается напряжение. Эта структура позволяет дизайн с высоким отношением апертуры пиксела и облегчает формирование жидкокристаллического индикаторного устройства с двумя направлениями ориентации с прекрасным выполнением индикации.

В одном аспекте жидкокристаллического индикаторного устройства настоящего изобретения для улучшения способности регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла, по меньшей мере, одна щель включает в себя множество щелей, и данные щели расположены от одного конца до другого конца пиксела поперек продольного направления выступа.

В случае, когда длина щелей уменьшается с расстоянием от контактного отверстия, способность регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла может усиливаться в области с высокой вероятностью разупорядочения ориентации молекул жидкого кристалла. Кроме того, дизайн с высоким отношением апертуры пиксела может достигаться путем формирования более коротких щелей в области, далекой от контактного отверстия, в которой разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла происходит с меньшей вероятностью.

Расстояние между выступом и границей пиксела в жидкокристаллическом индикаторном устройстве настоящего изобретения предпочтительно длиннее, чем 20 мкм. При такой структуре пропускание света и неровность изображения могут быть улучшены.

В общих жидкокристаллических панелях максимальный шаг пикселов составляет обычно приблизительно 300 мкм, и расстояние между выступом и границей пиксела составляет 150 мкм в случае, когда выступ образован в центральной части пиксела. Чтобы достичь эффектов настоящего изобретения с помощью обычных жидкокристаллических индикаторных устройств, в которых вышеуказанная величина установлена в качестве максимального шага, расстояние между выступом и границей пиксела предпочтительно составляет не больше чем 150 мкм.

В жидкокристаллическом индикаторном устройстве настоящего изобретения длина щели предпочтительно не короче, чем приблизительно половина расстояния между выступом и границей пиксела. В терминах способности регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла, жидкокристаллическое индикаторное устройство настоящего изобретения предпочтительно организовано, например, следующим образом: расстояние между выступом и границей пиксела больше, чем 20 мкм и не больше чем 150 мкм; и щель не короче чем приблизительно половина расстояния между выступом и границей пиксела. В этом случае угол зрения является широким, яркость увеличивается, и скорость отклика вероятно не снижается. Следовательно, жидкокристаллическое индикаторное устройство не дает неровности изображения, а имеет прекрасную индикацию.

Вышеуказанные варианты осуществления могут объединяться, возможно, внутри объема настоящего изобретения.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Жидкокристаллическое индикаторное устройство настоящего изобретения включает в себя выступ на противоположной подложке и, по меньшей мере, одну щель для регулирования ориентации молекул жидкого кристалла в электроде для подачи напряжения на жидкокристаллический слой. Данная щель находится между контактным отверстием в подложке матрицы тонкопленочных транзисторов и границей пиксела, если смотреть от направления нормали к подложке. При такой структуре может быть достигнут дизайн с более высоким отношением апертуры пиксела, и может быть снижено разупорядочение ориентации. Следовательно, данное жидкокристаллическое индикаторное устройство имеет высокое пропускание света, не дает неровности изображения и имеет прекрасную индикацию.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой увеличенный вид сверху, схематично изображающий структуру пиксела жидкокристаллического индикаторного устройства согласно первому варианту осуществления;

Фиг.2(a) представляет собой схематичный вид в разрезе вдоль линии А-В на фиг.1, фиг.2(b) представляет собой увеличенный вид сверху, схематично изображающий структуру подложки матрицы с опущенными электродами пиксела, и фиг.2(c) представляет собой схематичный вид сверху электродов пиксела и выступов;

Фиг.3 представляет собой увеличенный вид сверху, схематично изображающий структуру пиксела другого жидкокристаллического индикаторного устройства согласно первому варианту осуществления;

Фиг.4(a) и (b) представляют собой увеличенные виды сверху, схематично изображающие структуру пиксела жидкокристаллического индикаторного устройства согласно второму варианту осуществления; и

Фиг.5-1 (a)-(c) представляют собой увеличенные виды сверху, схематично изображающие структуру пиксела других жидкокристаллических индикаторных устройств согласно второму варианту осуществления, и фиг.5-2 (d)-(f) представляют собой увеличенные виды сверху, схематично изображающие структуру пиксела других жидкокристаллических индикаторных устройств согласно второму варианту осуществления.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение описывается более подробно с помощью вариантов осуществления, ссылающихся на чертежи, но настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления.

Первый вариант осуществления

Настоящий вариант осуществления описывается в качестве примера пропускающего жидкокристаллического индикаторного устройства с VA режимом, в котором молекулы жидкого кристалла в каждом пикселе ориентируются в двух направлениях.

Фиг.1 представляет собой увеличенный вид сверху, схематично изображающий структуру пиксела жидкокристаллического индикаторного устройства согласно настоящему варианту осуществления. Фиг.2(a) представляет собой схематичный вид в разрезе вдоль линии A-B на фиг.1, фиг.2(b) представляет собой увеличенный вид сверху, схематично изображающий структуру подложки матрицы с опущенными электродами пиксела, и фиг.2(c) представляет собой схематичный вид сверху электродов пиксела и выступов.

Как изображено на фиг.1 и 2(a), жидкокристаллическое индикаторное устройство 100 настоящего изобретения включает в себя подложку 110 TFT матрицы, противоположную подложку 130, обращенную к подложке 110 матрицы, и жидкокристаллический слой 120, расположенный между подложкой 110 TFT матрицы и противоположной подложкой 130.

Подложка 110 TFT матрицы включает в себя множество линий 112 затвора и линию запоминающего конденсатора (далее также обозначаемую как "Cs линия") 116а, бегущих параллельно друг другу на стеклянной подложке 111, имеющей базовую покрывающую пленку. Cs линия 116а разделена пикселами в той же линии из пикселов, находящихся в матрице.

Линии 112 затвора и Cs линия 116а покрыты пленкой 115 изоляции затвора. Пленка 115 изоляции затвора образована с помощью пленки SiO₂, пленки SiN, слоистой пленки SiN и SiO₂ или подобного. Множество линий 113 истока образованы на пленке 115 изоляции затвора. Линии 113 истока являются параллельными линейными линиями с угловыми частями и пересекают линии 112 затвора. TFT 114, которые служат как переключающие элементы, образованы в пересечениях линий 112 затвора и линий 113 истока.

TFT 114 находятся у левого нижнего угла соответствующих пикселов, и каждый включает в себя электрод затвора, соединенный с линией 112 затвора, и электрод истока, соединенный с линией 113 истока, электрод 114а стока и полупроводниковый слой (не показан), служащий в качестве канала TFT 114. Полупроводник сделан из аморфного кремния (а-Si), поликристаллического кремния, монокристаллического кремния или подобного. Полупроводниковый слой образован на пленке 115 изоляции затвора, и электрод истока и электрод 114а стока сформированы в контакте с полупроводниковым слоем. Электрод 114а стока распространяется от левого нижнего угла к центру пиксела, и часть, обращенная к Cs линии 116а, служит в качестве Cs электрода 116b.

Электрод истока, электрод 114а стока и Cs электрод 116b покрыты межслойной изолирующей пленкой 117, образованной с помощью слоистой пленки SiO₂ и SiN, слоистой пленки SiN, обе поверхности которой покрыты SiO₂, SiN пленки или подобного. Межслойная изолирующая пленка 117 имеет контактное отверстие 118, частично перекрывающее Cs электрод 116b, если смотреть от направления нормали к подложке.

Электрод 119 пиксела для подачи напряжения на жидкокристаллический слой 120 образован на межслойной изолирующей пленке 117. Здесь IZO (оксид индия-цинка) электроды применяются в качестве электрода 119 пиксела.

Каждый из пикселов, заданных линиями 112 затвора и линиями 113 истока, включает в себя электрод 119 пиксела, и электрод 119 пиксела электрически соединяется с проводящей частью через контактное отверстие 118. Здесь проводящая часть соответствует Cs электроду 116b, соединенному с электродом 114а стока TFT 114. При такой структуре электроды 119 пиксела могут индивидуально и избирательно контролироваться TFT 114. Запоминающий конденсатор для поддержания напряжения стока образован с помощью конденсатора между Cs линией 116а и Cs линией 116b, используя пленку 115 изоляции затвора в качестве диэлектрика.

Примеры проводящих пленок включают в себя прозрачные проводящие пленки, сделанные из проводящего материала, имеющего высокое пропускание света, такого как ITO (оксид индия-олова), IZO, IDIXO (оксид индия-оксид индия цинка; In₂O₃(ZnO)_n), и SnO₂; отражающие проводящие пленки, сделанные из проводящего материала, имеющего высокое отражение света, такого как алюминий (Al), серебро (Ag), хром (Cr), железо (Fe), кобальт (Со), никель (Ni), медь (Cu), тантал (Ta), вольфрам (W), платина (Pt) и золото (Au), и их сплавы; и слоистые структуры из прозрачной проводящей пленки и отражающей проводящей пленки. Нанесение узора из такой проводящей пленки выполняют с помощью фотолитографии или подобного.

Линии 112 затвора, линии 113 истока, Cs линии 116а и Cs электрод 116b делают из металлического материала (например, Cu, Ag) в целях снижения сопротивления. Электроды TFT 114, такие как электроды затвора, также делают из металлического материала.

Жидкокристаллический слой 120 не ограничивается особо, пока он представляет собой слой, применяемый в жидкокристаллических индикаторных устройствах с VA режимом. Его примеры включают в себя нематический жидкий кристалл, имеющий отрицательную диэлектрическую анизотропию. Вертикальная ориентация обычно достигается путем использования пленки вертикальной ориентации (не показана), сделанной из полиимида или подобного. Молекулы жидкого кристалла в жидкокристаллическом слое 120 ориентируются в направлении, по существу, перпендикулярном поверхностям пленок ориентации, образованных на поверхностях подложки 110 TFT матрицы и противоположной подложки 130, обращенной к жидкокристаллическому слою 120, когда никакое напряжение не подается (состояние "выключено"); и молекулы жидкого кристалла наклоняются в горизонтальном направлении, когда подается напряжение выше, чем пороговая величина (состояние "включено").

Противоположная подложка 130 представляет собой, например, подложку цветового фильтра, и слой 132 цветового фильтра и общий электрод 134 образованы на основной поверхности стеклянной подложки 131. Общий электрод 134 представляет собой ITO электрод, образованный путем напыления или подобного. Противоположная подложка 130 дополнительно включает в себя выступ 135, который представляет собой структуру для регулирования ориентации молекул жидкого кристалла. Выступ 135 проходит над пикселом от одного его конца до другого конца через центральную часть. Эта структура позволяет жидкому кристаллу ориентироваться в двух направлениях матрицы a и b на фиг.1 в пикселе. Выступ 135 образуют путем травления или подобного, используя фоточувствительный полимер.

Подложка 110 TFT матрицы и противоположная подложка 130, организованные, как описано выше, прикрепляются друг к другу связующим веществом (герметизирующим материалом) из УФ затвердевающего полимера, термореактивного полимера или подобного. Жидкий кристалл герметизируется между этими подложками.

Хотя это не показано на фигурах, поляризующая пластина, задерживающая пленка и подобные могут быть образованы на поверхностях стеклянных подложек 111 и 131 напротив их поверхностей, обращенных к жидкокристаллическому слою 120. Таким образом образуют жидкокристаллическое индикаторное устройство 100. Примеры поляризующих пластин включают в себя пластину, содержащую пленку из поливинилового спирта (ПВС) с дихроичным анизотропным материалом (например, комплексом иода), адсорбированным и ориентированным на ней.

В жидкокристаллическом индикаторном устройстве 100, организованном, как описано выше, когда сканирующий сигнал передается через линии 112 затвора подложки 110 TFT матрицы, полупроводниковый слой TFT 114 делается проводящим, и сигнал изображения, передаваемый через линии 113 истока, передается на электрод 119 пиксела. Затем, ориентация молекул жидкого кристалла в жидкокристаллическом слое 120 регулируется на основании сигнала изображения, переданного на электрод 119 пиксела, вследствие чего изображение индицируется.

В случае, когда только выступ 135 образован в качестве структуры для регулирования ориентации молекул жидкого кристалла, вероятность разупорядочения ориентации молекул жидкого кристалла имеет тенденцию быть выше в области возле контактного отверстия 118, заданной пунктирной линией А на фиг.2(b), и его периферии. В настоящем варианте осуществления, чтобы преодолеть это, каждый электрод 119 пиксела имеет щели 150 в области между контактным отверстием 118 и границей пиксела, как показано на фиг.2(c), если смотреть от направления нормали к поверхностям подложки.

Щели 150 образованы в направлении, перпендикулярном выступу 135, и расположены от одного конца до другого конца каждого пиксела поперек продольного направления выступа 135. Так как щели 150, образованные в электродах 119 пиксела, и выступ 135, образованный на противоположной подложке 130, надлежащим образом ориентируют молекулы жидкого кристалла в жидкокристаллическом слое 120 в двух направлениях стрелок a и b, когда подается напряжение, равномерная индикация изображения может быть достигнута при широком угле зрения.

Ширина и длина щелей 150 не ограничивается особо, но щели 150 предпочтительно представляют собой тонкие щели с шириной от 2 до 7 мкм на основании рассмотрения способности ориентировать молекулы жидкого кристалла, отношения апертуры пиксела и подобного.

В случае, когда расстояние между выступом 135 и границей каждого пиксела больше, чем 20 мкм и не больше, чем 150 мкм, длина щелей 150 предпочтительно не меньше, чем приблизительно половина расстояния между выступом 135 и границей каждого пиксела с точки зрения способности регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла. В случае, когда длина щелей 150 составляет приблизительно половину расстояния между выступом 135 и границей каждого пиксела, обеспечивается высокая яркость.

Так как щели 150 расположены от одного конца до другого конца каждого пиксела поперек продольного направления выступа 135, разупорядочения ориентации молекул жидкого кристалла можно избежать даже в углах пикселов, где с вероятностью происходит разупорядочение ориентации.

Как описано выше, жидкокристаллическое индикаторное устройство 100 настоящего варианта осуществления может предотвращать разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла возле контактных отверстий 118. Следовательно, даже в случае, когда только один выступ 135, поровну разделяющий пикселы, образован на противоположной подложке 134, молекулы жидкого кристалла ориентируются надлежащим образом. Кроме того, даже в случае, когда расстояние между выступом 135 и границей каждого выступа больше, чем, например, 20 мкм, направление ориентации молекул жидкого кристалла может регулироваться щелями 150. Соответственно, можно обеспечить жидкокристаллическое индикаторное устройство, которое имеет высокое отношение апертуры пиксела и высокое пропускание света и демонстрирует прекрасное исполнение индикации без неоднородности изображения.

Чтобы ориентировать молекулы жидкого кристалла еще более надлежащим образом в области, заданной пунктирной линией А на фиг.2(b), щели 150 могут быть продолжены в область, перекрывающую контактное отверстие 118, как показано на фиг.3.

Фиг.3 представляет собой увеличенный вид сверху, схематично изображающий структуру пиксела другого жидкокристаллического индикаторного устройства первого варианта осуществления, и изображает другую структуру щелей в первом варианте осуществления. Так как щели 150a распространяются в область, перекрывающую контактное отверстие 118, как показано на фиг.3, разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла в области, заданной пунктирной линией А, может быть снижено в достаточной степени. Здесь, так как щели 150a образованы над, по существу, всей поверхностью пиксела, пропускание света немного хуже. Однако эффект улучшения разупорядочения ориентации молекул жидкого кристалла усиливается, и, следовательно, эффект улучшения неоднородности изображения усиливается.

Второй вариант осуществления

Настоящий вариант осуществления описывается в качестве примера, где положения щелей отличаются от положений щелей в первом варианте осуществления. Такие же номера относятся к компонентам, имеющим такие же структуры, как в первом варианте осуществления, и их описание опущено.

Фиг.4(a) и 4(b) представляют собой увеличенные виды сверху, каждый из которых схематично изображает структуру пиксела жидкокристаллического индикаторного устройства настоящего изобретения. В первом варианте осуществления щели 150 и 150a расположены от одного конца до другого конца каждого пиксела поперек продольного направления; в настоящем варианте осуществления, как показано на фиг.4(a) и (b), щели 151 и 152 образованы возле контактного отверстия 118 между выступом 135 и границей каждого пиксела.

В примере на фиг.4(a), длина щелей 151 уменьшается с расстоянием от контактного отверстия 118. А именно, щели 151, ближайшие к контактному отверстию 118, то есть щели в области, где с вероятностью происходит разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла, сделаны длиннее. Эта структура обеспечивает достаточный уровень способности регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла и уменьшает область щелей, и, следовательно, позволяет дизайн с еще более высоким отношением апертуры пиксела.

В примере на фиг.4(b), щели 152 не образованы в области, перекрывающей Cs линию 116а, чтобы избежать влияния электрического поля нижнего слоя на электрод 119 пиксела.

Жидкокристаллическое индикаторное устройство, имеющее структуры на фиг.4(a) и (b), может также уменьшать разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла и иметь прекрасное исполнение индикации подобно устройствам первого варианта осуществления. Здесь щели возле контактных отверстий 118 не ограничиваются щелями 151 и 152, и число, длина, форма и другие их характеристики могут быть определены надлежащим образом на основании рассмотрения состояния ориентации молекул жидкого кристалла.

На фиг.4(a) и (b) отверстия 160 образованы в углах электродов 119 пиксела. Эти отверстия 160 являются структурами для улучшения пропускания света путем снижения разупорядочения ориентации молекул жидкого кристалла подобно щелям 150 и 150а. Следовательно, щели могут быть образованы вместо отверстий 160.

Например, как показано на фиг.5-1(а)-(с) и 5-2 (d)-(f), щели 171-176 могут быть образованы в углах электрода 119 пиксела, показанного на фиг.4(а). Фиг.5-1(а)-(с) и 5-2 (d)-(f) представляют собой виды сверху, каждый из которых схематично изображает пример, где щели образованы вместо отверстия 160.

На фиг.5-1(a) щели 171 распространяются в направлении перпендикулярно выступу 135 и служат, чтобы надлежащим образом ориентировать молекулы жидкого кристалла в двух направлениях даже в углах пиксела, где способность регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла слабая. Щели 172 на фиг.5-1(b) представляют собой более длинную форму щелей 171 и распространяются возле выступа 135. В случае, когда щели 171 вытянуты вблизи выступа 135, жидкий кристалл в углах пиксела может регулироваться в направлении, близком к направлению нормали, хотя влияние напряжения затвора имеет тенденцию вызывать разупорядочение ориентации молекул жидкого кристалла в углах. Длина щелей 173 на фиг.5-1(c) увеличивается пропорционально расстоянию от контактного отверстия 118. Число щелей 173 не ограничивается особо и может быть увеличено подобно щелям 174 и 175, показанным на фиг.5-2(d) и (e). Число щелей 171-175 может быть определено надлежащим образом на основании рассмотрения состояния ориентации молекул жидкого кристалла.

Кроме того, как показано на фиг.5-2(f), щели 176 могут быть образованы в направлениях наклонно к углам пиксела. Наклон к углам пиксела не ограничивается особо и может быть определен на основании рассмотрения состояния ориентации молекул жидкого кристалла. В случае, когда щели наклонены под углом приблизительно 45°, углы электрода 119 пиксела больше не являются областями разупорядочения ориентации. А именно, качество индикации улучшается.

Что касается щелей 171-176, в случае, когда расстояние между выступом 135 и границей пиксела больше, чем 20 мкм и не больше, чем 150 мкм подобно щелям 150 в первом варианте осуществления, длина щелей 171-176, более предпочтительно, не меньше, чем приблизительно половина расстояния между выступом 135 и границей пиксела с точки зрения способности регулировать ориентацию молекул жидкого кристалла.

А именно, первый вариант осуществления может рассматриваться как один пример настоящего изобретения, в котором щели 151 возле контактных отверстий 118 и/или щели 171-176 в углах пиксела расположены поперек продольного направления выступа 135.

Далее варианты осуществления описываются в виде примеров и сравнительных примеров.

Пример 1

Жидкокристаллическое индикаторное устройство 100 первого варианта осуществления, показанное на фиг.1, измеряли на пропускание света. Толщина жидкокристаллического слоя 120 была 4,5 мкм. Расстояние между выступом 135 и границей каждого пиксела была 40,5 мкм. Ширина щелей 150 была 3,5 мкм, а их длина была 21 мкм.

Жидкокристаллическое индикаторное устройство 100 освещали и измеряли на пропускание света, используя измеритель яркости цвета (ВМ-5А производства TOPCON) при угле измерения 2°. Условия освещения жидкокристаллического индикаторного устройства 100 были следующие: напряжение затвора (Vgh) 28 В; напряжение истока (Vs) ±6,75 В; напряжение общего электрода (Vcom) 0 В; и напряжение запоминающего конденсатора (Vcs) 0 В.

Величину, полученную с помощью вышеуказанного измерения, рассматривали как пропускание света. Эту величину сравнивали с величиной из сравнительного примера 1, который описан ниже.

Жидкокристаллическое индикаторное устройство оценивали на неровность изображения путем визуального наблюдения изображения, индицированного на экране, на основании следующих критериев:

О: не наблюдали никакой неравномерности;

Δ: неравномерность ослаблена; и

×: наблюдали неравномерность.

Результаты показаны в таблице 1 ниже.

Сравнительный пример 1

Никакой щели не формировали в электродах 119 пиксела. За исключением этого, пропускание света и неравномерность изображения определяли так же, как в примере 1. Результат показан в таблице 1.

Примеры 2-4

В примерах 2, 3 и 4 щели формировали, как показано на фиг.3, 5-1(с) и 4(а) соответственно. Аналогично, в этих примерах, расстояние между выступом 135 и границей каждого пиксела было 40,5 мкм, а ширина щелей 150 была 3,5 мкм. Длины щелей 150а, щелей 151 и щелей 173 были 44,5 мкм, от 5 до 33,5 мкм, и от 8 до 21 мкм соответственно. Пропускание света и неравномерность изображения определяли так же, как в примере 1, за исключением вышеуказанных признаков. Результаты показаны в таблице 1.

Таблица 1   Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Сравнительный пример 1 Среднее пропускание (%) 5,54 5,09 4,64 4,60 4,53 (Среднее пропускание)/(Среднее пропускание сравнитель-ного примера 1) 1,22 1,12 1,02 1,02 1,00 Неравномер-ность О О Δ Δ ×

Как ясно показано в таблице 1, пропускание света увеличилось, а неравномерность изображения улучшилась в примерах 1 и 2 благодаря их структурам, где щели 150 или 150а формировали поперек продольного направления выступа 135 между контактным отверстием 118 возле центра каждого пиксела и границей пиксела. Структуры, где щели 173 или отверстия 160 формировали в углах электродов 119 пиксела в добавление к щелям 151, как в примерах 3 и 4, также подтвердили улучшение неравномерности, хотя их пропускание света было не такое хорошее, как пропускание света примеров 1 и 2. Таким образом, и пропускание света, и неравномерность улучшались во всех примерах 1-4 по сравнению со сравнительным примером 1. Например, структура примера 1, где расстояние между выступом 135 и границей каждого пиксела было 40,5 мкм, и формировали тонкие щели 150, имеющие длину не меньше, чем половина данного расстояния, улучшала и пропускание, и качество (неравномерность). А именно, так как ожидается, что структура, где расстояние составляет половину от 40,5 мкм, также дает идентичный эффект, нижний предел расстояния между выступом 135 и границей каждого пиксела может быть установлено 20 мкм.

Хотя вышеуказанные варианты осуществления описаны в качестве примеров, где молекулы жидкого кристалла ориентированы в двух направлениях, настоящее изобретение не ограничивается этой структурой, и молекулы жидкого кристалла могут быть ориентированы в четырех направлениях или любом числе направлений.

Хотя вышеуказанные варианты осуществления описаны в качестве примеров, где щели образованы в электродах 119 пиксела, настоящее изобретение не ограничивается этой структурой, и щели могут быть образованы в общем электроде 134 на стороне CF подложки.

Хотя вышеуказанные варианты осуществления описаны в качестве примеров, где выступ 135 для регулирования ориентации молекул жидкого кристалла образован только на стороне CF подложки, настоящее изобретение не ограничивается этой структурой, и выступ может быть образован также на стороне подложки 110 TFT матрицы.

Хотя вышеуказанные варианты осуществления описаны в качестве примеров, где Cs электрод 116b служит в качестве проводящей части, соединенной с электродом 119 пиксела через контактное отверстие 118, настоящее изобретение не ограничивается этой структурой. Проводящая часть может быть линией, электрически соединенной с электродом 114a стока, включенным в TFT 114, или может быть другим проводящим компонентом.

Хотя вышеуказанные варианты осуществления описаны в качестве примеров, где линии 113 истока представляют собой прямолинейные линии с угловыми частями, настоящее изобретение не ограничивается этой структурой. Линии 113 истока могут быть прямолинейными и могут формировать решетчатый узор с линиями 112 затвора.

В вышеуказанных вариантах осуществления ориентация молекул жидкого кристалла регулируется выступом и щелями. В добавление к этому, ориентация может регулироваться путем выполнения PSA (придаваемая полимером ориентация) обработки, заранее регулирующей направление наклона жидкого кристалла. PSA обработка относится к обработке для формирования полимера, который ориентирует жидкий кристалл в определенном направлении на подложке, более конкретно, путем смешения полимеризующегося компонента (например, мономера, олигомера) с жидким кристаллом и полимеризации полимеризующегося компонента, пока молекулы жидкого кристалла наклонены посредством подаваемого на него напряжения.

Любые из структур вышеуказанных вариантов осуществления могут объединяться внутри объема настоящего изобретения.

Настоящая заявка заявляет приоритет патентной заявки №2009-167199, зарегистрированной в Японии 15 июля 2009, согласно парижской конвенции и положениям национального законодательства в предназначенном государстве, полные содержания которых включены сюда посредством ссылки.

ОБЪЯСНЕНИЕ СИМВОЛОВ

100 жидкокристаллическое индикаторное устройство

110 подложка TFT матрицы

111 стеклянная подложка

112 линия затвора

113 линия истока

114 TFT

114а электрод стока

115 пленка изоляции затвора

116а Cs линия

116b Cs электрод

117 межслойная изолирующая пленка

118 контактное отверстие

119 электрод пиксела

120 жидкокристаллический слой

130 противоположная подложка

132 слой цветного фильтра

134 общий электрод

135 выступ

150, 150а, 151, 152, 171-176 щель

160 отверстие

Устройство включает жидкокристаллический слой между подложкой матрицы тонкопленочных транзисторов и противоположной подложкой и, по меньшей мере, один электрод. Подложка матрицы тонкопленочных транзисторов включает прозрачную подложку; линии истока и линии затвора; проводящую часть в пикселе, заданную линиями истока и линиями затвора; и изолирующую пленку, покрывающую данную проводящую часть и обеспеченную контактным отверстием, электрически соединяющим электрод на подложке матрицы тонкопленочных транзисторов среди, по меньшей мере, одного электрода и проводящую часть через изолирующую пленку. Противоположная подложка содержит выступ, распространяющийся от одного конца до другого конца пиксела. По меньшей мере, один электрод обеспечен, по меньшей мере, одной щелью между контактным отверстием и границей пиксела. Технический результат - повышение эффективности индикации. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Жидкокристаллическое индикаторное устройство, содержащее:
жидкокристаллический слой между подложкой матрицы тонкопленочных транзисторов и противоположной подложкой и,
по меньшей мере, один электрод для приложения напряжения к жидкокристаллическому слою, причем
подложка матрицы тонкопленочных транзисторов содержит:
прозрачную подложку;
линии истока и линии затвора, проходящие в продольном и поперечном направлениях соответственно, на основной поверхности прозрачной подложки;
проводящую часть в пикселе, заданную линиями истока и линиями затвора; и
изолирующую пленку, покрывающую упомянутую проводящую часть,
причем подложка матрицы тонкопленочных транзисторов обеспечена контактным отверстием, электрически соединяющим электрод на подложке матрицы тонкопленочных транзисторов среди, по меньшей мере, одного электрода и проводящую часть через изолирующую пленку,
причем противоположная подложка содержит выступ, проходящий от одного конца до другого конца пиксела,
по меньшей мере, один электрод обеспечен, по меньшей мере, одной щелью между контактным отверстием и границей пиксела, если смотреть от направления нормали к поверхностям подложки;
причем упомянутая щель проходит поперек выступа, и
молекулы жидкого кристалла в жидкокристаллическом слое ориентированы в двух направлениях, пока подастся напряжение.

2. Жидкокристаллическое индикаторное устройство по п.1,
в котором подложка матрицы тонкопленочных транзисторов содержит тонкопленочный транзистор возле пересечения линий затвора и линий истока и
проводящая часть электрически соединена с электродом стока тонкопленочного транзистора.

3. Жидкокристаллическое индикаторное устройство по п.1,
в котором подложка матрицы тонкопленочных транзисторов содержит линию запоминающего конденсатора, проходящую поперек линий истока и проходящую между линиями затвора, и
проводящая часть представляет собой электрод запоминающего конденсатора, обращенный к линии запоминающего конденсатора.

4. Жидкокристаллическое индикаторное устройство по любому из пп.1-3, в котором упомянутая щель содержит множество щелей и
упомянутые щели расположены от одного конца до другого конца пиксела поперек продольного направления выступа.

5. Жидкокристаллическое индикаторное устройство по любому из пп.1-3, в котором расстояние между выступом и границей пиксела больше чем 20 мкм.

6. Жидкокристаллическое индикаторное устройство по любому из пп.1-3, в котором расстояние между выступом и границей пиксела не больше чем 150 мкм.

7. Жидкокристаллическое индикаторное устройство по любому из пп.1-3, в котором длина щели не меньше, чем приблизительно половина расстояния между выступом и границей пиксела.

8. Жидкокристаллическое индикаторное устройство, содержащее:
жидкокристаллический слой между подложкой матрицы тонкопленочных транзисторов и противоположной подложкой и,
по меньшей мере, один электрод для приложения напряжения к жидкокристаллическому слою, причем
подложка матрицы тонкопленочных транзисторов содержит:
прозрачную подложку;
линии истока и линии затвора, проходящие в продольном и поперечном направлениях соответственно, на основной поверхности прозрачной подложки;
проводящую часть в пикселе, заданную линиями истока и линиями затвора; и
изолирующую пленку, покрывающую упомянутую проводящую часть, причем подложка матрицы тонкопленочных транзисторов обеспечена контактным отверстием, электрически соединяющим электрод на подложке матрицы тонкопленочных транзисторов среди, по меньшей мере, одного электрода и проводящую часть через изолирующую пленку,
причем противоположная подложка содержит выступ, проходящий от одного конца до другого конца пиксела,
по меньшей мере, один электрод обеспечен, по меньшей мере, одной щелью между контактным отверстием и границей пиксела, если смотреть от направления нормали к поверхностям подложки;
причем упомянутая щель имеет длину, которая уменьшается с ее расстоянием от контактного отверстия.