ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G02F1/1337 

Область техники

Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому устройству отображения (ЖКД: жидкокристаллическому дисплею) и, в частности к жидкокристаллическому дисплею с вертикальной ориентацией (VA) кристаллов (жидкокристаллическому дисплею с вертикальной ориентацией).

Уровень техники

В последние годы для жидкокристаллических устройств отображения в качестве способов отображения были предложены способы с широким углом обзора, такие как способ многодоменной вертикальной ориентации (MVA) и способ плоскостного переключения (IPS). Наряду с прочим, способ многодоменной вертикальной ориентации, являющийся способом с вертикальной ориентацией кристаллов, характеризуется более высоким коэффициентом контрастности по сравнению со способом плоскостного переключения и широко используется для таких применений, как телевизионные приемники.

В жидкокристаллическом устройстве отображения с многодоменной вертикальной ориентацией на сторонах жидкокристаллического слоя пары подложек, находящихся напротив друг друга, с жидкокристаллическим слоем с вертикальной ориентацией, помещенным между ними, предусмотрены регулирующие ориентацию структуры (также называемые регулирующими домены структурами) для формирования множества доменов жидкого кристалла, директоры которых находятся в различных направлениях ориентации (направлениях наклона). В качестве регулирующих ориентацию структур используют апертуры (щели), предусмотренные в электродах, или диэлектрические выступы (ребра), образованные на стороне жидкокристаллического слоя электродов (патентный документ 1).

Обычно на каждой паре подложек предусмотрены регулирующие ориентацию структуры, прямолинейные по форме, продолжающиеся в двух направлениях, которые являются ортогональными друг к другу (в дальнейшем называемые «линейными регулирующими ориентацию структурами»), так что при наблюдении с направления, которое является перпендикулярным к подложкам, линейные регулирующие ориентацию структуры, образованные на одной подложке, и линейные регулирующие ориентацию структуры, предусмотренные на другой подложке, предстают параллельными и чередующимися. В результате, когда напряжение прикладывают к жидкокристаллическому слою в произвольном пикселе, между линейными регулирующими ориентацию структурами будут четыре домена, в которых молекулы жидкого кристалла расположены по азимутам (также называемым азимутами директоров доменов жидкого кристалла), которые отстоят друг от друга примерно на 90°. Обычно создают четыре домена жидкого кристалла, при этом азимутальные углы директоров доменов жидкого кристалла образуют угол 45° относительно осей поляризации (осей пропускания) пары поляризаторов, которые размещены в скрещенных призмах Николя. Когда азимутальный угол 0° является направлением поляризации оси одного поляризатора (например, горизонтальным направлением на поверхности отображения), а положительные азимуты задают в направлении против часовой стрелки, азимутальные углы директоров четырех доменов жидкого кристалла составляют 45°, 135°, 225° и 315°.

Отметим, что «пикселом» в настоящем описании называется наименьший элемент, посредством которого в жидкокристаллическом устройстве отображения выполняется отображение, а в случае цветного устройства отображения называется наименьший элемент, который отображает каждый отдельный основной цвет (обычно R, G или В), иногда называемый «точкой».

Как описывалось выше, в типичном жидкокристаллическом устройстве отображения с многодоменной вертикальной ориентацией линейные регулирующие ориентацию структуры продолжаются под углом 45° относительно горизонтального направления (и вертикального направления). С другой стороны, типичный электрод пиксела имеет кромку, продолжающуюся по горизонтальному направлению или вертикальному направлению, и к тому же вблизи кромки электрода пиксела создается наклонно направленное электрическое поле (краевое поле). Поэтому вблизи кромки электрода пиксела молекулы жидкого кристалла могут ориентироваться в направлении, которое отличается от направления ориентации, задаваемого линейными регулирующими ориентацию структурами, в результате чего может создаваться шлирен-текстура. Таким образом, когда молекулы жидкого кристалла ориентированы в направлении, которое отличается от направления ориентации, задаваемой линейными регулирующими ориентацию структурами, качество изображения (в частности, яркость) ухудшается.

В соответствии с патентным документом 1 качество изображения можно улучшить, предусмотрев вспомогательные регулирующие ориентацию структуры около участка возле кромки электрода пиксела, где наблюдается шлирен-текстура. Вспомогательные регулирующие ориентацию структуры формируют так, чтобы они представляли одно целое с линейными регулирующими ориентацию структурами, которые предусмотрены на противоэлектроде (то есть на стороне жидкокристаллического слоя противоэлектрода). Вследствие регулирующей ориентацию силы от вспомогательных регулирующих ориентацию структур ориентация молекул жидкого кристалла возле кромки электрода пиксела согласуется с ориентацией молекул жидкого кристалла на центральном участке пиксела, так что шлирен-текстура не образуется и качество изображения повышается. Все раскрытие патентного документа 1 включено в эту заявку путем ссылки.

Перечень ссылок

Патентная литература

(Патентный документ 1) Японская выложенная патентная публикация №11-242225 (описание патента США № 6724452).

Сущность изобретения

Техническая задача

Однако поскольку в последние годы разрешающая способность, выраженная в пикселах, повысилась, возникла проблема небольшой степени свободы при выборе проектных решений для конструкции с использованием вспомогательных регулирующих ориентацию структур, раскрытой в патентном документе 1. Например, столбчатые разделители, предназначенные для задания толщины (в дальнейшем называемой «зазором ячеек») между стеклянными подложками, необходимо располагать, избегая вспомогательных регулирующих ориентацию структур. Использование более коротких вспомогательных регулирующих ориентацию структур для получения областей, предназначенных для расположения столбчатых разделителей, приводит к снижению качества изображения.

Настоящее изобретение было сделано с учетом упомянутых выше проблем, и задача его заключается в повышении степени свободы при выборе проектных решений без снижения качества изображения.

Решение задачи

Жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему изобретению представляет собой жидкокристаллическое устройство отображения, содержащее первую подложку; вторую подложку; жидкокристаллический слой с вертикальной ориентацией, предусмотренный между первой подложкой и второй подложкой; первый электрод, предусмотренный на стороне жидкокристаллического слоя первой подложки; второй электрод, предусмотренный на стороне жидкокристаллического слоя второй подложки; и множество пикселов, в котором каждый из множества пикселов включает в себя множество первых линейных регулирующих ориентацию структур, предусмотренных на стороне жидкокристаллического слоя первой подложки, и множество вторых линейных регулирующих ориентацию структур, предусмотренных на стороне жидкокристаллического слоя второй подложки; каждая из множества первых линейных регулирующих ориентацию структур и множества вторых линейных регулирующих ориентацию структур имеет первый компонент, продолжающийся вдоль первой оси, и второй компонент, продолжающийся вдоль второй оси, которая отличается от первой оси, при этом множество вторых линейных регулирующих ориентацию структур представляет собой множество линейных диэлектрических выступов; жидкокристаллическое устройство отображения также содержит соединительный диэлектрический выступ, предусмотренный на стороне жидкокристаллического слоя второй подложки, при этом соединительный диэлектрический выступ взаимно соединяет линейный диэлектрический выступ, принадлежащий данному пикселу, и линейный диэлектрический выступ, который принадлежит пикселу, прилегающему к данному пикселу, и который не является коллинеарным с линейным диэлектрическим выступом, принадлежащим данному пикселу; и соединительный диэлектрический выступ имеет множество кромок, при этом множество кромок включает в себя по меньшей мере одну кромку, продолжающуюся в направлении, которое отличается от направления кромки первого электрода и отличается от направления кромки линейного диэлектрического выступа.

В одном варианте осуществления по меньшей мере одна кромка соединительного диэлектрического выступа включает в себя по меньшей мере одну первую кромку, такую что угол, образованный по меньшей мере одной первой кромкой и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, больше чем 0° и меньше, чем угол, образованный первой осью или второй осью и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов.

В одном варианте осуществления угол, образованный первой осью или второй осью и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 45°; и угол, образованный по меньшей мере одной первой кромкой соединительного диэлектрического выступа и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 22,5°.

В одном варианте осуществления по меньшей мере одна первая кромка соединительного диэлектрического выступа пересекает кромку первого электрода, продолжающуюся по направлению столбцов.

В одном варианте осуществления по меньшей мере одна первая кромка соединительного диэлектрического выступа также включает в себя по меньшей мере одну вторую кромку, такую что угол, образованный по меньшей мере одной второй кромкой и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, больше, чем угол, образованный первой осью или второй осью и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов.

В одном варианте осуществления угол, образованный по меньшей мере одной второй кромкой соединительного диэлектрического выступа и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 90°.

В одном варианте осуществления по меньшей мере одна вторая кромка соединительного диэлектрического выступа пересекает кромку первого электрода, продолжающуюся по направлению столбцов.

В одном варианте осуществления множество первых линейных регулирующих ориентацию структур представляет собой множество линейных апертур (щелей). В качестве множества первых линейных регулирующих ориентацию структур можно использовать множество линейных диэлектрических выступов.

Полезные результаты изобретения

В соответствии с настоящим изобретением можно получать повышенную степень свободы при выборе проектных решений для жидкокристаллического устройства отображения с многодоменной вертикальной ориентацией без снижения качества изображения.

Краткое описание чертежей

фиг.1(а) - схематичное сечение пиксела жидкокристаллического устройства 100 отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и (b) - вид в плане, показывающий азимуты директоров четырех доменов А, В, С и D жидкого кристалла, которые созданы в пикселе жидкокристаллического устройства 100 отображения;

фиг.2А - вид в плане, схематично показывающий структуру пиксела жидкокристаллического устройства 100А отображения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.2В - частичный увеличенный вид окрестности центра пиксела, показанного на фиг.2А;

фиг.2С - частичный увеличенный вид окрестности центра пиксела, показанного на фиг.2А, для иллюстрации размера соединительных диэлектрических выступов;

фиг.3(а) и (b) - виды в плане, схематично показывающие структуру пиксела жидкокристаллических устройств 200А1 и 200А2 отображения сравнительных примеров, соответственно; а (с) и (d) - частичные увеличенные виды окрестности центра пиксела жидкокристаллических устройств 200А1 и 200А2 отображения сравнительных примеров, соответственно, для иллюстрации размера вспомогательных диэлектрических выступов;

фиг.4А - вид в плане, схематично показывающий структуру жидкокристаллического устройства 100В отображения согласно второму варианту осуществления пиксела настоящего изобретения;

фиг.4В - частичный увеличенный вид окрестности центра пиксела, показанного на фиг.4А;

фиг.4С - частичный увеличенный вид окрестности центра пиксела, показанного на фиг.4А, для иллюстрации размера соединительных диэлектрических выступов; и

фиг.5(а) и (b) - виды в плане, схематично показывающие структуру пиксела жидкокристаллических устройств 200В1 и 200В2 отображения сравнительных примеров, соответственно; а (с) и (d) - частичные увеличенные виды окрестности центра пиксела жидкокристаллических устройств 200В1 и 200В2 отображения сравнительных примеров, соответственно, для иллюстрации размера вспомогательных диэлектрических выступов.

Описание вариантов осуществления

Ниже со ссылкой на чертежи будет описано жидкокристаллическое устройство отображения с многодоменной вертикальной ориентацией согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Сначала со ссылкой на фиг.1(а) и (b) будет описана основная конструкция жидкокристаллического устройства отображения с многодоменной вертикальной ориентацией согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1(а) показано схематичное сечение пиксела жидкокристаллического устройства 100 отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1(а), жидкокристаллическое устройство 100 отображения имеет множество пикселов, при этом каждый включает в себя первый электрод (например, электрод пиксела) 21, образованный на первой подложке (непоказанной); второй электрод (например, противоэлектрод) 41, образованный на второй подложке (непоказанной) и расположенный напротив первого электрода 21; и жидкокристаллический слой 33 с вертикальной ориентацией, предусмотренный между первым электродом 21 и вторым электродом 41. В отсутствие приложенного напряжения в жидкокристаллическом слое 33 с вертикальной ориентацией молекулы 33а жидкого кристалла, имеющие отрицательную диэлектрическую анизотропию, ориентированы по существу перпендикулярно (например, под углом не меньше чем 87° и не больше чем 90°) к плоскостям первого электрода 21 и второго электрода 41. Обычно это получают, предусматривая ориентирующую вертикально пленку (непоказанную) на поверхности каждого из первого электрода 21 и второго электрода 41, обращенную к жидкокристаллическому слою 33. Отметим, что в случае, когда линейные диэлектрические выступы (ребра) или что-либо подобное предусматривают в качестве линейных регулирующих ориентацию структур, молекулы 33а жидкого кристалла будут ориентированными по существу перпендикулярно к поверхностям линейных диэлектрических выступов или чему-либо подобному, обращенных к жидкокристаллическому слою.

В жидкокристаллическом устройстве 100 отображения линейные апертуры 22 предусмотрены на стороне первого электрода 21 жидкокристаллического слоя 33 в качестве первых линейных регулирующих ориентацию структур, а линейные диэлектрические выступы 44 предусмотрены на стороне второго электрода 41 жидкокристаллического слоя 33 в качестве вторых линейных регулирующих ориентацию структур. В области жидкого кристалла, ограниченной первой линейной регулирующей ориентацию структурой и второй линейной регулирующей ориентацию структурой, молекулы 33а жидкого кристалла воспринимают регулирующие ориентацию силы от первых линейных регулирующих ориентацию структур и вторых линейных регулирующих ориентацию структур (которые совместно могут называться «линейными регулирующими ориентацию структурами») и располагаются (наклоняются) в направлении, показанном на фигуре стрелкой, когда между первым электродом 21 и вторым электродом 41 прикладывают напряжение. Иначе говоря, молекулы 33а жидкого кристалла наклоняются в одинаковом направлении в каждой области жидкого кристалла, и поэтому каждая область жидкого кристалла может считаться доменом. Азимут, по которому молекулы жидкого кристалла наклоняются под действием приложенного напряжения в каждом домене жидкого кристалла, известен как азимут директора домена жидкого кристалла.

Жидкокристаллическое устройство 100 отображения имеет линейные апертуры (щели) 22, образованные на стороне первого электрода 21, в качестве первых линейных регулирующих ориентацию структур и линейные диэлектрические выступы 44, образованные на стороне жидкокристаллического слоя 33 второго электрода 41, в качестве вторых линейных регулирующих ориентацию структур, так что каждые из линейных апертур 22 и линейных диэлектрических выступов 44 продолжаются в прямолинейном виде (в форме лент или форме полосок). Каждый линейный диэлектрический выступ 44 побуждает молекулы 33а жидкого кристалла ориентироваться по существу перпендикулярно к его боковым поверхностям 44а, в результате чего способствует ориентации молекул 33а жидкого кристалла в направлении, которое является ортогональным к направлению, в котором вытянуты линейные диэлектрические выступы 44. Каждая линейная апертура 22 создает наклонно направленное электрическое поле в жидкокристаллическом слое 33 вблизи кромки линейной апертуры 22, когда создают разность потенциалов между первым электродом 21 и вторым электродом 41, в результате чего молекулы 33а жидкого кристалла ориентируются в направлении, которое является ортогональным к направлению, в котором вытянуты линейные апертуры 22.

Линейные апертуры 22 и линейные диэлектрические выступы 44 расположены параллельно друг другу с определенными интервалами, так что домен жидкого кристалла образуется между каждой соседней парой из линейной апертуры 22 и линейного диэлектрического выступа 44. На фиг.1(а) представлено сечение вдоль направления, которое является ортогональным к направлению, в котором продолжаются линейные регулирующие ориентацию структуры. Как можно видеть из фиг.1(а), два домена жидкого кристалла представлены по обеим сторонам каждой линейной регулирующей ориентацию структуры, так что направления, в которых молекулы 33а жидкого кристалла наклонены, то есть азимуты их директоров, находятся на угловом расстоянии 180°.

Поскольку каждая из первых линейных регулирующих ориентацию структур и вторых линейных регулирующих ориентацию структур имеет два линейных компонента (линейных участка), продолжающиеся в двух направлениях, которые являются ортогональными друг к другу, образуются два домена жидкого кристалла, соответствующие соответственным линейным компонентам. В результате можно образовать четыре домена жидкого кристалла, директоры которых находятся на азимутах, которые взаимно разнесены на угловые расстояния около 90°.

На фиг.1(b) представлен схематичный вид в плане, показывающий пример топологии домена жидкого кристалла в одном пикселе жидкокристаллического устройства отображения с многодоменной вертикальной ориентацией согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.1(b) РР представляет ось поляризации поляризатора на стороне задней поверхности (стороне задней подсветки), тогда как РА представляет ось поляризации поляризатора на стороне зрителя. Как показано на фиг.1(b), в случае типичного пиксела (пиксела, не имеющего многопиксельной структуры) четыре домена А, В, С и D жидкого кристалла, директоры которых ориентированы по азимутам, взаимно разнесенным на угловые расстояния около 90°, образованы в пределах одного пиксела Р. В предположении, что ось РР поляризации имеет азимутальный угол 90° и что положительные азимуты задаются в направлении против часовой стрелки, соответствующие директоры четырех доменов А, В, С и D находятся в азимутах 45°, 135°, 225° и 315°. В дальнейшем любой азимутальный угол будет рассматриваться в соответствии с этим определением, если не будет оговорено иное.

В случае, когда один традиционный пиксел разделяют на два или более подпикселов и разные напряжения подают на разные подпикселы, так что яркость одного традиционного пиксела представляется средним значением яркостей (уровнями серой шкалы) множества подпикселов (называемых многопиксельной структурой или разделенной на пиксели структурой), весь пиксел может включать в себя четыре домена А, В, С и D. Само собой разумеется, что первые и вторые линейные регулирующие ориентацию структуры можно располагать таким способом, при котором четыре домена с А по D жидкого кристалла создаются в каждом подпикселе.

Отметим, что конкретный порядок расположения четырех доменов А, В, С и D определяется топологией линейных регулирующих ориентацию структур. Например, домены А и С жидкого кристалла создают по обеим сторонам любой линейной регулирующей ориентацию структуры, продолжающейся в азимутальном направлении 135° (или 315°), тогда как домены В и D жидкого кристалла создают по обеим сторонам любой линейной регулирующей структуры, продолжающейся в азимутальном направлении 45° (или 225°). Для гарантии равномерных характеристик в угле обзора предпочтительно, чтобы соответствующие общие площади четырех доменов с А по D жидкого кристалла были равны друг другу.

Обращаясь к фиг.2А, фиг.2В, фиг.2С и фиг.3(а)-(d), конструкция жидкокристаллического устройства отображения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения будет описана в сравнении с конструкцией жидкокристаллического устройства отображения, описанного в патентном документе 1.

На фиг.2А представлен вид в плане, схематично показывающий структуру пиксела жидкокристаллического устройства 100А отображения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.2В и фиг.2С представлены частичные увеличенные виды окрестности центра пиксела, показанного на фиг.2А.

На фиг.2А показана топология электрода 21 пиксела жидкокристаллического устройства 100А отображения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; множество линейных апертур (первых линейных регулирующих ориентацию структур) 22, образованных на электроде 21 пиксела; и множество линейных диэлектрических выступов (вторых линейных регулирующих ориентацию структур) 44, образованных на стороне жидкокристаллического слоя противоэлектрода.

Электрод 21 пиксела образован на первой подложке (например, стеклянной подложке, непоказанной) и образован в области, которая окружена линией шины затворов, продолжающейся по направлению строк (горизонтальному направлению), и линией шины истоков, продолжающейся по направлению столбцов (вертикальному направлению). Вблизи пересечения линии шины затворов и линии шины истоков образован тонкопленочный транзистор. На нижнем левом участке электрода 21 пиксела через тонкопленочный транзистор электрод 21 пиксела электрически соединен с линией шины истоков. Сток тонкопленочного транзистора и электрод 21 пиксела электрически взаимно соединены в пределах контактного окна, которое образовано в изолирующей пленке затвора и/или межслойной изолирующей пленке. Эти электрические компоненты жидкокристаллического устройства отображения с тонкопленочными транзисторами являются известными (см., например, патентный документ 1), и иллюстрация и подробное описание их не включены в эту заявку.

Противоэлектрод образован на второй подложке (например, стеклянной подложке, непоказанной), а линейные диэлектрические выступы 44 образованы на противоэлектроде, то есть на стороне жидкокристаллического слоя (см. фиг.1(а)). При необходимости вторая подложка может включать в себя слой цветного фильтра и черную матрицу (экранирующий свет слой).

Каждая линейная апертура 22 имеет первый компонент 22а, продолжающийся вдоль первой оси (по азимутальному углу 135° или 315°), и второй компонент 22b, продолжающийся вдоль второй оси (по азимутальному углу 225° или 45°), отличающейся от первой оси. Точно так же каждый линейный диэлектрический выступ 44 включает в себя первый компонент 44а, продолжающийся вдоль первой оси, и второй компонент 44b, продолжающийся вдоль второй оси. Первая ось и вторая ось являются ортогональными друг к другу, так что каждая из первой оси и второй оси делит пополам угол, образованный осями поляризации (осями пропускания) РР и РА двух поляризаторов.

Как показано на фиг.2А, при наблюдении с направления, которое является перпендикулярным к поверхности отображения, первые компоненты 22а линейных апертур 22 и первые компоненты 44а линейных диэлектрических выступов 44 поочередно расположены вдоль направления, которое является ортогональным к первой оси, а их структура в сечении по линии I-I' на фиг.2А эквивалентна структуре в сечении, показанной на фиг.1(а). Точно так же вторые компоненты 22b линейных апертур и вторые компоненты 44b линейных диэлектрических выступов 44 также поочередно расположены вдоль направления, которое является ортогональным ко второй оси, и имеет в сечении структуру, которая эквивалентна структуре в сечении, показанной на фиг.1(а).

Кроме того, линейные диэлектрические выступы 44 и линейные апертуры 22 расположены осесимметрично относительно линии, проходящей через центр направления столбцов пиксела и продолжающейся по направлению строк. Иначе говоря, только линейные диэлектрические выступы 44 и линейные апертуры 22, существующие в верхней половине пиксела, имеют первые компоненты 44а и 22а, продолжающиеся вдоль первой оси, и только линейные диэлектрические выступы 44 и линейные апертуры 22, существующие в нижней половине пиксела, имеют вторые компоненты 44b и 22b, продолжающиеся вдоль второй оси. При складывании в обратную сторону вдоль линии сгиба, которая является линией, проходящей через центр направления столбцов пиксела и продолжающейся по направлению строк, первые компоненты (44а, 22а) линейных диэлектрических выступов 44 и линейных апертур 22 покрывают вторые компоненты (44b, 22b).

Отметим, что электрод 21 пиксела, показанный на фиг.2А, имеет апертуры 23, которые функционируют как подструктуры для фиксации и выравнивания границ молекул жидкого кристалла, создаваемых линейными диэлектрическими выступами 44 при определенных положениях. Апертуры можно 23 исключать или вместо них можно использовать другие подструктуры, описанные в Японской выложенной патентной публикации №2006-259776. Все раскрытие Японской выложенной патентной публикации №2006-259776 включено в эту заявку путем ссылки.

Упомянутая выше конструкция является обычной для жидкокристаллических устройств отображения из сравнительных примеров 1 и 2, второго варианта осуществления и сравнительных примеров 3 и 4, описываемых ниже, и описание ее в дальнейшем будет опущено.

Жидкокристаллическое устройство 100А отображения также включает в себя соединительные диэлектрические выступы 45а и 45b, которые образованы на стороне жидкокристаллического слоя второй подложки. Соединительные диэлектрические выступы 45а и 45b соединяют линейные диэлектрические выступы 44, принадлежащие данному пикселу, с теми линейными диэлектрическими выступами 44, которые принадлежат пикселу, прилегающему к данному пикселу, и которые не являются коллинеарными с линейными диэлектрическими выступами данного пиксела. Соединительные диэлектрические выступы 45а взаимно соединяют первые компоненты 44а линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим друг к другу по направлению строк, тогда как соединительные диэлектрические выступы 45b взаимно соединяют вторые компоненты 44b линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим друг к другу по направлению строк. Соединительные диэлектрические выступы 45а и 45b имеют множество кромок, при этом множество кромок включает в себя по меньшей мере одну кромку, продолжающуюся в направлении, которое отличается от направлений кромок электрода 21 пиксела и отличается от направлений кромок линейных диэлектрических выступов 44. Соединительные диэлектрические выступы 45а и 45b способствуют сдерживанию неупорядоченности в ориентации молекул жидкого кристалла вблизи кромки 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, аналогично вспомогательным регулирующим ориентацию структурам, описанным в патентном документе 1.

Кроме того, жидкокристаллическое устройство 100А отображения включает в себя соединительные диэлектрические выступы 45с. Каждый соединительный диэлектрический выступ 45с взаимно соединяет первый компонент 44а и второй компонент 44b линейного диэлектрического выступа 44. Кроме того, соединительный диэлектрический выступ 45с формируют на любом участке, на котором первый компонент 44а и второй компонент 44b линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим друг к другу по направлению столбцов, должны быть соединены. Соединительные диэлектрические выступы 45с также имеют множество кромок, при этом множество кромок включает в себя по меньшей мере одну кромку, продолжающуюся в направлении, которое отличается от направлений кромок электрода 21 пиксела и отличается от направлений кромок линейных диэлектрических выступов 44. Соединительные диэлектрические выступы 45с также способствуют сдерживанию неупорядоченности в ориентации молекул жидкого кристалла вблизи кромки 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк, аналогично вспомогательным регулирующим ориентацию структурам, описанным в патентном документе 1.

Со ссылкой на фиг.2В структура соединительных диэлектрических выступов 45а, 45b и 45с будет описана более подробно.

Первый компонент 44а линейного диэлектрического выступа 44 имеет две кромки 44Е1 и 44Е2. Две кромки 44Е1 и 44Е2 продолжаются вдоль первой оси и параллельны друг другу. Первые компоненты 44а линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим по направлению строк, не являются коллинеарными. Иначе говоря, даже если первый компонент 44а линейного диэлектрического выступа 44, принадлежащего данному пикселу, продолжить, он не перекроет (не совпадет с) кромки 44Е1 и 44Е2 первого компонента 44а любого линейного диэлектрического выступа 44, принадлежащего любому прилегающему пикселу по направлению строк.

Второй компонент 44b линейного диэлектрического выступа 44 имеет две кромки 44Е3 и 44Е4. Две кромки 44Е3 и 44Е4 продолжаются вдоль второй оси и параллельны друг другу. Вторые компоненты 44b линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим по направлению строк, не являются коллинеарными. Иначе говоря, даже если второй компонент 44b линейного диэлектрического выступа 44, принадлежащего к данному пикселу, продолжить, он не перекроет (не совпадет с) кромки 44Е3 и 44Е4 второго компонента 44b любого линейного диэлектрического выступа 44, принадлежащего любому прилегающему пикселу по направлению строк.

Каждый соединительный диэлектрический выступ 45а имеет кромки 45Е1, 45Е2, 45Е3 и 45Е4. Все кромки 45Е1, 45Е2, 45Е3 и 45Е4 отличаются от кромок 44Е1 и 44Е2 первого компонента 44а любого линейного диэлектрического выступа 44 в части направлений, в которых они продолжаются. Хотя соединительные диэлектрические выступы 45а образованы как одно целое с линейными диэлектрическими выступами 44а, направления, в которых продолжаются их кромки 45Е1, 45Е2, 45Е3 и 45Е4, отличаются от направления (параллельного первой оси), в котором продолжаются кромки 44Е1 и 44Е2 первых компонентов 44а линейных диэлектрических выступов 44, что делает соединительные диэлектрические выступы 45а идентифицируемыми.

Угол, который кромки 45Е1 и 45Е2 каждого соединительного диэлектрического выступа 45а образуют с кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, больше 0° и меньше угла (45°), который образован первой осью и кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов. В примере, показанном на фиг.2В, угол, который кромки 45Е1 и 45Е2 каждого соединительного диэлектрического выступа 45а образуют с кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 22,5°.

Угол, который кромки 45Е3 и 45Е4 каждого соединительного диэлектрического выступа 45а образуют с кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, больше, чем угол (45°), который образован первой осью и кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов. В примере, показанном на фиг.2В, угол, который кромки 45Е3 и 45Е4 каждого соединительного диэлектрического выступа 45а образуют с кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 90°. Кромки 45Е3 и 45Е4 соединительных диэлектрических выступов 45а пересекают кромку 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающуюся по направлению столбцов.

Как описывалось выше, линейные диэлектрические выступы 44 и линейные апертуры 22 расположены осесимметрично относительно линии, проходящей через центр направления столбцов пиксела и продолжающейся по направлению строк. Соединительные диэлектрические выступы 45b, существующие в нижней половине пиксела, имеют такую структуру, что они покрывают соединительные диэлектрические выступы 45а, существующие в верхней половине пиксела, при складывании в обратную сторону вдоль линии сгиба, которая является линией, проходящей через центр направления столбцов пиксела и продолжающейся по направлению строк, и функционируют аналогичным образом; поэтому описание их в этом месте опускается.

Соединительные диэлектрические выступы 45с взаимно соединяют первые компоненты 44а и вторые компоненты 44b линейных диэлектрических выступов 44. Каждый соединительный диэлектрический выступ 45с имеет кромки 45Е5, 45Е6 и 45Е7. Все направления, в которых продолжаются кромки 45Е5 и 45Е7, отличаются от направления (параллельного первой оси), в котором продолжаются кромки 44Е1 и 44Е2 первых компонентов 44а линейных диэлектрических выступов 44, и отличаются от направления (параллельного второй оси), в котором продолжаются кромки 44Е3 и 44Е4 вторых компонентов 44b линейных диэлектрических выступов 44. Кромка 45Е6 каждого соединительного диэлектрического выступа 45с параллельна направлению столбцов и ортогональна к направлению строк.

Соединительному диэлектрическому выступу 45с, образованному в окрестности центра направления столбцов каждого пиксела жидкокристаллического устройства 100А отображения, придана определенная форма с тем, чтобы он выступал на стороне главного угла, образованного первым компонентом 44а и вторым компонентом 44b линейного диэлектрического выступа 44. Этот соединительный диэлектрический выступ 45с способствует предотвращению неупорядоченности в ориентации молекул жидкого кристалла вблизи центральной линии.

Как показано на фиг.2А, соединительный диэлектрический выступ 45с также образован на каждом участке, на котором первый компонент 44а и второй компонент 44b линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим друг к другу по направлению столбцов, должны быть соединены. Будет рассмотрен соединительный диэлектрический выступ 45с, образованный на таком месте.

Угол, который кромки 45Е5 и 45Е7 соединительного диэлектрического выступа 45с образуют с кромкой 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк, больше 0° и меньше угла (45°), который первая ось и вторая ось образуют с кромкой 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк. В примере, показанном на фиг.2А, угол, который кромки 45Е5 и 45Е7 соединительного диэлектрического выступа 45с образуют с кромкой 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк, составляет около 22,5°.

Угол, который кромка 45Е6 соединительного диэлектрического выступа 45с образует с кромкой 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк, больше угла (45°), который первая ось и вторая ось образуют с кромкой 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк. В примере, показанном на фиг.2А, угол, который кромка 45Е6 соединительного диэлектрического выступа 45с образует с кромкой 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк, составляет около 90°. Кромка 45Е6 соединительного диэлектрического выступа 45с пересекает кромку 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающуюся по направлению строк.

Как описывалось выше, при расположении соединительных диэлектрических выступов 45а и 45b с перекрытием кромки 21Е1 электрода 21 пиксела сдерживается возможность неупорядоченности в направлении ориентации молекул жидкого кристалла вследствие наклонно направленного электрического поля, которое создается вблизи кромки 21Е1 электрода 21 пиксела (которое влияет на регулирование ориентации по азимуту, который является ортогональным к кромке 21Е1 электрода 21 пиксела). Точно так же при расположении соединительных диэлектрических выступов 45с с перекрытием кромки 21Е2 электрода 21 пиксела сдерживается возможность неупорядоченности в направлении ориентации молекул жидкого кристалла вследствие наклонно направленного электрического поля, которое создается вблизи кромки 21Е2 электрода 21 пиксела (которое влияет на регулирование ориентации по азимуту, который является ортогональным к кромке 21Е2 электрода 21 пиксела). Повышенную яркость получают соединением диэлектрических выступов 45а, 45b и 45с, подавляющих неупорядоченность в ориентации молекул жидкого кристалла вблизи кромок электрода 21 пиксела.

В этом случае соединительные диэлектрические выступы 45а имеют размер, показанный, например, на фиг.2С. Расстояние Da1 между двумя соседними соединительными диэлектрическими выступами 45а составляет 46 мкм, а соединительные диэлектрические выступы 45а и 45b имеют длину Da2, составляющую 29 мкм, и ширину Da3, составляющую 20 мкм. Расстояние между соседними соединительными диэлектрическими выступами 45а и 45b больше 46 мкм. Кроме того, соединительные диэлектрические выступы 45а, 45b и 45с имеют площадь 4344 мкм² в расчете на пиксел, при этом занимают площадь (исключая площадь участка между любыми двумя соседними электродами пикселов (области, имеющей ширину 7 мкм) и участка, существующего в выемке во внешней периферии электрода пиксела), составляющую 2805 мкм² в одном пикселе.

В жидкокристаллическом устройстве 100А отображения согласно настоящему варианту осуществления расстояние Da1 между двумя соседними соединительными диэлектрическими выступами 45а больше, чем расстояние между двумя соседними вспомогательными регулирующими ориентацию структурами в конструкции, описанной в патентном документе 1, и поэтому имеется высокая степень свободы при выборе проектных решений в отношении топологии столбчатых разделителей и т.п. Ниже этот момент будет описан с помощью сравнительных примеров.

Со ссылкой на фиг.3(а)-3(d) будут описаны структуры жидкокристаллических устройств отображения сравнительных примеров, которые включают в себя вспомогательные регулирующие ориентацию структуры, описанные в патентном документе 1 (которые в этой заявке представляют собой диэлектрические выступы; в дальнейшем называемые «вспомогательными диэлектрическими выступами»). На фиг.3(а) представлен вид в плане, схематично показывающий структуру пиксела жидкокристаллического устройства 200А1 отображения сравнительного примера 1, и на фиг.3(b) представлен вид в плане, схематично показывающий структуру пиксела жидкокристаллического устройства 200А2 отображения сравнительного примера 2. На фиг.3(с) представлен частичный увеличенный вид окрестности центра пиксела, показанного на фиг.3(а), и на фиг.3(d) представлен частичный увеличенный вид окрестности центра пиксела, показанного на фиг.3(b). В сравнительных примерах 1 и 2 имеются вспомогательные регулирующие ориентацию структуры, описанные в патентном документе 1 (которые в этой заявке представляют собой диэлектрические выступы).

Линейные апертуры 22 и линейные диэлектрические выступы 44 жидкокристаллических устройств 200А1 и 200А2 отображения имеют такую же конструкцию, как и в жидкокристаллическом устройстве 100А отображения согласно первому варианту осуществления, показанном на фиг.2А, и поэтому описание их опускается.

Жидкокристаллическое устройство 200А1 отображения, показанное на фиг.3(а), включает в себя вспомогательные диэлектрические выступы 95а1, 95b1 и 95с1. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 95а1 предусмотрен вдоль кромки 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, и образован непрерывным с первым компонентом 44а линейного диэлектрического выступа 44. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 95b1 предусмотрен вдоль кромки 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, и образован непрерывным со вторым компонентом 44b линейного диэлектрического выступа 44. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 95с1 предусмотрен вдоль кромки 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк, и образован непрерывным со вторым компонентом 44b линейного диэлектрического выступа 44 в нижней половине пиксела, и образован непрерывным с первым компонентом 44а линейного диэлектрического выступа 44 в верхней половине пиксела.

Кроме того, вблизи центральной линии осесимметричной топологии линейных диэлектрических выступов 44 и линейных апертур 22 (линии, проходящей через центр направления столбцов пиксела и продолжающейся по направлению строк) жидкокристаллическое устройство 200А1 отображения также включает в себя вспомогательные диэлектрические выступы 94с1, продолжающиеся по направлению строк. Некоторые из вспомогательных диэлектрических выступов 94с1 образованы непрерывными с первыми компонентами 44а линейных диэлектрических выступов 44, тогда как другие образованы непрерывными со вторыми компонентами 44b линейных диэлектрических выступов 44. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 94с1 образован на стороне главного угла, который образован продолжениями первых компонентов 44а и вторых компонентов 44b линейных диэлектрических выступов 44. Аналогично соединительному диэлектрическому выступу 45с, образованному в окрестности центра направления столбцов пиксела жидкокристаллического устройства 100А отображения, вспомогательные диэлектрические выступы 94с1 способствуют предотвращению неупорядоченности в ориентации молекул жидкого кристалла вблизи центральной линии.

Аналогично жидкокристаллическому устройству 200А1 отображения, показанное на фиг.3(b) жидкокристаллическое устройство 200А2 отображения включает в себя вспомогательные диэлектрические выступы 95а2, 95b2, 95c2 и 94с2. Однако длина вспомогательных диэлектрических выступов 95а2, 95b2, 95c2 и вспомогательных диэлектрических выступов 94с2 составляет около половины длины вспомогательных диэлектрических выступов 95а1, 95b1, 95c1 и вспомогательных диэлектрических выступов 94с1 жидкокристаллического устройства 200А1 отображения.

В данном случае вспомогательные диэлектрические выступы 95а1, 95b1, 95a2 и 95b2 имеют размеры, показанные, например, на фиг.3(с) и (d).

На фиг.3(с) расстояние Db1 между двумя соседними вспомогательными диэлектрическими выступами 95а1 составляет 13 мкм. Вспомогательные диэлектрические выступы 95а1 и 95b1 имеют длину Db2, составляющую 27,5 мкм, и ширину Db3, составляющую 6 мкм. Кроме того, вспомогательные диэлектрические выступы 95а1, 95b1, 95c1 и 94с1 имеют площадь 3018 мкм² в расчете на пиксел, при этом занимают площадь (исключая площадь участка между любыми двумя соседними электродами пикселов (области, имеющей ширину 7 мкм) и участка, существующего в выемке во внешней периферии электрода пиксела), составляющую 2921 мкм² в одном пикселе.

На фиг.3(d) расстояние Dc1 между двумя соседними вспомогательными диэлектрическими выступами 95а2 составляет 42,5 мкм. Вспомогательные диэлектрические выступы 95а2 и 95b2 имеют длину Dc2, составляющую 12,75 мкм, и ширину Dc3, составляющую 6 мкм. Кроме того, вспомогательные диэлектрические выступы 95а2, 95b2, 95c2 и 94с2 имеют площадь 1122 мкм² в расчете на пиксел, при этом занимают площадь (исключая площадь участка между любыми двумя соседними электродами пикселов (области, имеющей ширину 7 мкм) и участка, существующего в выемке во внешней периферии электрода пиксела), составляющую 1117 мкм² в одном пикселе.

Как было описано со ссылкой на фиг.2С, в жидкокристаллическом устройстве 100А отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения расстояние Da1 между двумя соседними соединительными диэлектрическими выступами 45а составляет 46 мкм, которое больше, чем расстояния Db1 и Dc1 (13 мкм, 42,5 мкм) между двумя соседними вспомогательными регулирующими ориентацию структурами в жидкокристаллических устройствах 200А1 и 200А2 отображения сравнительных примеров, и поэтому имеется высокая степень свободы при выборе проектных решений в отношении топологии столбчатых разделителей и т.п.

В жидкокристаллическом устройстве 100А отображения площади (4344 мкм²) соединительных диэлектрических выступов 45а и 45b в расчете на пиксел больше, чем площади (3018 мкм², 1122 мкм²) вспомогательных диэлектрических выступов в расчете на пиксел жидкокристаллического устройства 200А1 или 200А2 отображения сравнительных примеров, но площадь (2085 мкм²), которую соединительные диэлектрические выступы 45а и 45b занимают в одном пикселе, меньше, чем площадь (2921 мкм²), которую вспомогательные диэлектрические выступы занимают в одном пикселе в жидкокристаллическом устройстве 200А1 отображения сравнительного примера 1, что указывает на более значительную эффективную апертуру пиксела, чем в жидкокристаллическом устройстве 200А1 отображения сравнительного примера 1.

Теперь будет рассмотрена степень свободы при выборе проектных решений, например, в отношении топологии столбчатых разделителей.

Вообще говоря, для предотвращения снижения пропускания предпочтительно располагать столбчатые разделители на экранирующем свет участке жидкокристаллического устройства отображения, а для предотвращения нарушения отображения вследствие неупорядоченностей в ориентации молекул жидкого кристалла к тому же предпочтительно располагать их так, чтобы обходить центральный участок пиксела. Каждый столбчатый разделитель имеет круговую или многоугольную форму в сечении, при этом размер (диаметр круга или аппроксимированная диаметром окружности в случае многоугольника) составляет от 8 мкм до 20 мкм. Когда столбчатые разделители и диэлектрические выступы формируют процессом фотолитографии, используя фоточувствительную смолу, если интервалы между столбчатыми разделителями и диэлектрическими выступами являются небольшими, то условия обработки и т.п. могут локально изменяться, так что высота или что-либо подобное одного из них или обоих может отклоняться от расчетного значения. Если высота столбчатых разделителей или диэлектрических выступов отклоняется от расчетного значения, ухудшения качества изображения могут происходить вследствие неравномерности толщины жидкокристаллического слоя (замедления реагирования жидкокристаллического слоя) или неупорядоченности в ориентации молекул жидкого кристалла. В частности, в случае когда множество столбчатых разделителей расположено в пределах одного пиксела или когда основные столбчатые разделители используют совместно со вспомогательными столбчатыми разделителями, высота которых меньше, чем высота основных столбчатых разделителей, из высокой плотности топологии следует, что предпочтительно предусматривать большие расстояния между диэлектрическими выступами, чтобы создавать промежутки для расположения столбчатых разделителей.

Помимо столбчатых разделителей примером структуры, выступающей в жидкокристаллический слой, может быть многослойная структура, составленная из множества многоуровневых слоев цветного фильтра. Для получения возможности расположения такой многослойной структуры также предпочтительно, чтобы имелось большое расстояние между соседними соединительными диэлектрическими выступами (вспомогательными диэлектрическими выступами). Например, упомянутую выше многослойную структуру можно использовать следующим образом: многослойную структуру из слоев цветного фильтра располагать на стороне жидкокристаллического слоя, на металлической, экранирующей свет пленке, которую формируют на тонкопленочных транзисторах; многослойную структуру из слоев цветного фильтра также предусматривать на экранирующем свет слое, который выполняют из слоя смолы; и столбчатые разделители составлять из набора слоев цветного фильтра.

Опытные образцы жидкокристаллических 15-дюймовых устройств отображения, соответствующих видеографическому стандарту VGA, имевших структуры жидкокристаллического устройства 100А отображения первого варианта осуществления, жидкокристаллического устройства 200А1 отображения сравнительного примера 1 и жидкокристаллического устройства 200А2 отображения сравнительного примера 2, были изготовлены и были оценены в части яркости изображения (пропускания). В опытном образце жидкокристаллического устройства отображения шаг пикселов составлял 159 мкм в направлении строк и 477 мкм в направлении столбцов. Линейные диэлектрические выступы 44 (44а, 44b) имели ширину 12 мкм, тогда как линейные апертуры 22 (22а, 22b) имели ширину 9 мкм. При наблюдении с направления нормали к подложке интервал между первым компонентом 44а линейного диэлектрического выступа 44 и первым компонентом 22а соседней линейной апертуры 22 и интервал между вторым компонентом 44b линейного диэлектрического выступа 44 и вторым компонентом 22b соседней линейной апертуры 22 составляли 16 мкм. Структурные отличия касались только соединительных диэлектрических выступов жидкокристаллического устройства 100А отображения и вспомогательных регулирующих ориентацию структур жидкокристаллических устройств 200А1 и 200А2 отображения, а другие составные части (например, жидкокристаллический материал, зазор ячеек, черная матрица, тонкопленочные транзисторы и конструкция соединений) были полностью идентичными.

Когда измеряли пропускание в состоянии отображения белого (приложенное напряжение 6,2 В), жидкокристаллическое устройство 100А отображения первого варианта осуществления имело пропускание 5,17%, жидкокристаллическое устройство 200А1 отображения сравнительного примера 1 имело пропускание 5,16% и жидкокристаллическое устройство 200А2 отображения сравнительного примера 2 имело пропускание 5,10%. Иначе говоря, жидкокристаллическое устройство 100А отображения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения имело пропускание, которое было таким же или более высоким, чем пропускание жидкокристаллического устройства 200А1 отображения сравнительного примера 1, и более высокое пропускание, чем пропускание жидкокристаллического устройства 200А2 отображения сравнительного примера 2. В обычных конструкциях в случае сокращения длины вспомогательных регулирующих ориентацию структур для повышения степени свободы при выборе проектных решений вспомогательные регулирующие ориентацию структуры не могут в достаточной мере выполнять свои функции, в результате чего пропускание снижается.

Таким образом, благодаря выбору соединительных диэлектрических выступов согласно настоящему варианту осуществления расстояние между двумя соседними соединительными диэлектрическими выступами может быть сделано большим, чем расстояние между вспомогательными диэлектрическими выступами в жидкокристаллических устройствах отображения сравнительных примеров 1 и 2, и можно получать такое же или более высокое пропускание.

Далее со ссылкой на фиг.4А, фиг.4В, фиг.4С и фиг.5(а)-(d) будет описана конструкция жидкокристаллического устройства отображения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения в сравнении с конструкцией жидкокристаллического устройства отображения, описанного в патентном документе 1.

На фиг.4 представлен вид в плане, схематично показывающий структуру пиксела жидкокристаллического устройства 100В отображения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.4В и фиг.4С представлены частичные увеличенные виды окрестности центра пиксела, показанного на фиг.4А.

На фиг.4А показаны топологии электрода 21 пиксела жидкокристаллического устройства 100В отображения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения; множества линейных апертур (первых линейных, регулирующих ориентацию структур) 22, образованных на электроде 21 пиксела; и множества линейных диэлектрических выступов (вторых линейных, регулирующих ориентацию структур) 44, образованных на стороне жидкокристаллического слоя противоэлектрода. Основная топология множества линейных апертур 22 и множества линейных диэлектрических выступов 44 аналогична топологии в жидкокристаллическом устройстве 100А согласно первому варианту осуществления, а структура в сечении по линии I-I' на фиг.4А эквивалентна структуре в сечении, показанной на фиг.1(а). Однако в жидкокристаллическом устройстве 100А отображения первые компоненты 22а четырех линейных апертур 22 и первые компоненты 44а пяти линейных диэлектрических выступов 44 расположены поочередно; с другой стороны, в жидкокристаллическом устройстве 100В отображения первые компоненты 22а трех линейных апертур 22 и первые компоненты 44а четырех линейных диэлектрических выступов 44 расположены поочередно.

Жидкокристаллическое устройство 100В отображения включает в себя соединительные диэлектрические выступы 47а и 47b, образованные на стороне жидкокристаллического слоя второй подложки. Соединительные диэлектрические выступы 47а и 47b соединяют линейные диэлектрические выступы 44, принадлежащие данному пикселу, с теми линейными диэлектрическими выступами 44, которые принадлежат пикселу, прилегающему к данному пикселу, и которые не являются коллинеарными с линейными диэлектрическими выступами данного пиксела. Соединительные диэлектрические выступы 47а взаимно соединяют первые компоненты 44а линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим друг к другу по направлению строк, тогда как соединительные диэлектрические выступы 47b взаимно соединяют вторые компоненты 44b линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим друг к другу по направлению строк. Соединительные диэлектрические выступы 47а и 47b имеют множество кромок, при этом множество кромок включает в себя по меньшей мере одну кромку, продолжающуюся в направлении, которое отличается от направлений кромок электрода 21 пиксела и отличается от направлений кромок линейных диэлектрических выступов 44. Соединительные диэлектрические выступы 47а и 47b способствуют подавлению неупорядоченности в ориентации молекул жидкого кристалла вблизи кромки 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, аналогично вспомогательным регулирующим ориентацию структурам, описанным в патентном документе 1.

Со ссылкой на фиг.4В будет описана более подробно структура соединительных диэлектрических выступов 47а и 47b.

Первый компонент 44а линейного диэлектрического выступа 44 имеет две кромки 44Е1 и 44Е2. Две кромки 44Е1 и 44Е2 продолжаются вдоль первой оси и параллельны друг другу. Первые компоненты 44а линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим по направлению строк, не являются коллинеарными. Иначе говоря, даже если первый компонент 44а линейного диэлектрического выступа 44, принадлежащего к данному пикселу, продолжить, он не будет перекрываться с (совпадать с) кромками 44Е1 и 44Е2 первого компонента 44а любого линейного диэлектрического выступа 44, принадлежащего к любому соседнему пикселу по направлению строк.

Второй компонент 44b линейного диэлектрического выступа 44 имеет две кромки 44Е3 и 44Е4. Две кромки 44Е3 и 44Е4 продолжаются вдоль второй оси и параллельны друг другу. Вторые компоненты 44b линейных диэлектрических выступов 44, принадлежащих пикселам, прилегающим по направлению строк, не являются коллинеарными. Иначе говоря, даже если второй компонент 44b линейного диэлектрического выступа 44, принадлежащего данному пикселу, продолжить, он не будет перекрываться с (совпадать с) кромками 44Е3 и 44Е4 второго компонента 44b любого линейного диэлектрического выступа 44, принадлежащего к любому соседнему пикселу по направлению строк.

Каждый соединительный диэлектрический выступ 47а имеет кромки 47Е1 и 47Е2. Все кромки 47Е1 и 47Е2 отличаются от кромок 44Е1 и 44Е2 первого компонента 44а любого линейного диэлектрического выступа 44 в части, касающейся направлений, в котором они продолжаются. Хотя соединительные диэлектрические выступы 47а образованы как одно целое с линейными диэлектрическими выступами 44а, направления, в котором их кромки 47Е1 и 47Е2 продолжаются, отличаются от направления (параллельного первой оси), в котором продолжаются кромки 44Е1 и 44Е2 первых компонентов 44а линейных диэлектрических выступов 44, что делает соединительные диэлектрические выступы 47а идентифицируемыми.

Угол, который кромки 47Е1 и 47Е2 каждого соединительного диэлектрического выступа 47а образуют с кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, больше 0° и меньше, чем угол (45°), который образован первой осью и кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов. В примере, показанном на фиг.4В, угол, который кромки 47Е1 и 47Е2 каждого соединительного диэлектрического выступа 47а образуют с кромкой 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 22,5°.

Как описывалось выше, линейные диэлектрические выступы 44 и линейные апертуры 22 расположены осесимметрично относительно линии, проходящей через центр столбчатого направления пиксела и продолжающейся по направлению строк. Соединительные диэлектрические выступы 47b, существующие в нижней половине пиксела, имеют такую структуру, что они покрывают соединительные диэлектрические выступы 47а, существующие в верхней половине пиксела, при складывании в обратную сторону вдоль линии сгиба, которая является линией, проходящей через центр направления столбцов пиксела и продолжающейся по направлению строк, и функционируют аналогичным образом; поэтому описание их в этом месте опущено.

Как описывалось выше, при расположении соединительных диэлектрических выступов 47а и 47b с перекрытием кромки 21Е1 электрода 21 пиксела сдерживается возможность неупорядоченности в направлении ориентации молекул жидкого кристалла, обусловленной наклонно направленным электрическим полем, которое создается вблизи кромки 21Е1 электрода 21 пиксела (которое влияет на регулирование ориентации по азимуту, являющегося ортогональным к кромке 21Е1 электрода 21 пиксела).

В данном случае соединительные диэлектрические выступы 47а имеют размер, показанный, например, на фиг.4С. Расстояние Dd1 между двумя соседними соединительными диэлектрическими выступами 47а составляет 54 мкм, а соединительные диэлектрические выступы 47а и 47b имеют ширину Dd2, составляющую 12,4 мкм. Кроме того, соединительные диэлектрические выступы 47а и 47b занимают площадь 1649 мкм² в одном пикселе, при этом занимают площадь (исключая площадь участка между любыми двумя соседними электродами пикселов (области, имеющей ширину 7 мкм) и участка, существующего в выемке во внешней периферии электрода пиксела), составляющую 478 мкм² в одном пикселе.

В жидкокристаллическом устройстве 100В отображения согласно настоящему варианту осуществления расстояние Dd1 между двумя соседними соединительными выступами 47а больше, чем расстояние между двумя соседними вспомогательными регулирующими ориентацию структурами в конструкции, описанной в патентном документе 1, и поэтому имеется высокая степень свободы при выборе проектных решений и т.п. Ниже этот момент будет рассмотрен с помощью сравнительных примеров.

Со ссылкой на фиг.5(a)-(d) будут описаны структуры жидкокристаллических устройств отображения сравнительных примеров, которые включают в себя вспомогательные регулирующие ориентацию структуры, описанные в патентном документе 1 (которые в этой заявке являются диэлектрическими выступами; в дальнейшем называемые «вспомогательными диэлектрическими выступами»). На фиг.5(а) представлен вид в плане, схематично показывающий структуру пиксела жидкокристаллического устройства 200В1 отображения сравнительного примера 3, а на фиг.5(b) представлен вид в плане, схематично показывающий структуру пиксела жидкокристаллического устройства 200В2 отображения сравнительного примера 4. На фиг.5(с) представлен частичный увеличенный вид окрестности центра пиксела, показанного на фиг.5(а), а на фиг.5(d) представлен частичный увеличенный вид окрестности центра пиксела, показанного на фиг.5(b). В обоих сравнительных примерах 3 и 4 имеются вспомогательные регулирующие ориентацию структуры, описанные в патентном документе 1 (которые в этой заявке представляют собой диэлектрические выступы).

Линейные апертуры 22 и линейные диэлектрические выступы 44 жидкокристаллических устройств 200В1 и 200В2 отображения являются такими же конструкциями, как и в жидкокристаллическом устройстве 100В отображения согласно второму варианту осуществления, показанному на фиг.4А, и описание их опускается.

Жидкокристаллическое устройство 200В1 отображения, показанное на фиг.5(а), включает в себя вспомогательные диэлектрические выступы 97а1, 97b1, 97c1, 97d1 и 96с1. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 97а1 предусмотрен вдоль кромки 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, и образован непрерывным с первым компонентом 44а линейного диэлектрического выступа 44. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 97b1 предусмотрен вдоль кромки 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, и образован непрерывным со вторым компонентом 44b линейного диэлектрического выступа 44. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 97с1 предусмотрен вдоль кромки 21Е1 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению столбцов, и образован непрерывным со вторым компонентом 44b линейного диэлектрического выступа 44 в нижней половине пиксела и образован непрерывным с первым компонентом 44а линейного диэлектрического выступа 44 в верхней половине пиксела. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 97d1 предусмотрен вдоль кромки 21Е2 электрода 21 пиксела, продолжающейся по направлению строк, и образован непрерывным с первым компонентом 44а линейного диэлектрического выступа 44 в верхней половине пиксела и образован непрерывным со вторым компонентом 44b линейного диэлектрического выступа 44 в нижней половине пиксела.

Кроме того, вблизи центральной линии осесимметричной топологии линейных диэлектрических выступов 44 и линейных апертур 22 (линии, проходящей через центр направления столбцов пиксела и продолжающейся по направлению строк) жидкокристаллическое устройство 200В1 отображения также включает в себя вспомогательные диэлектрические выступы 96с1, продолжающиеся по направлению строк. Некоторые из вспомогательных диэлектрических выступов 96с1 образованы непрерывными с первыми компонентами 44а линейных диэлектрических выступов 44, тогда как другие образованы непрерывными со вторыми компонентами 44b линейных диэлектрических выступов 44. Каждый вспомогательный диэлектрический выступ 96с1 образован на стороне главного угла, который образован продолжениями первых компонентов 44а и вторых компонентов 44b линейных диэлектрических выступов 44. Вспомогательные диэлектрические выступы 96с1 способствуют предотвращению неупорядоченности в ориентации молекул жидкого кристалла вблизи центральной линии.

Аналогично жидкокристаллическому устройству 200В1 отображения показанное на фиг.5(b) жидкокристаллическое устройство 200В2 отображения включает в себя вспомогательные диэлектрические выступы 97а2, 97b2, 97c2, 97d2 и 96с2. Однако длина вспомогательных диэлектрических выступов 97а2, 97b2, 97c2, 97d2 и 96с2 составляет около половины длины вспомогательных диэлектрических выступов 97a1, 97b1, 97c1, 97d1 и 96с1 жидкокристаллического устройства 200В1 отображения.

В данном случае вспомогательные диэлектрические выступы 97а1, 97b1, 97a2 и 97b2, показанные на фиг.5(с) и (d), имеют, например, следующие размеры.

На фиг.5(с) расстояние De1 между двумя соседними вспомогательными диэлектрическими выступами 97а1 составляет 39 мкм. Вспомогательные диэлектрические выступы 97а1 и 97b1 имеют длину De2, составляющую 34 мкм, и ширину De3, составляющую 6 мкм. Кроме того, вспомогательные диэлектрические выступы 97a1, 97b1, 97c1, 97d1 и 96с1 имеют площадь вспомогательного диэлектрического выступа, составляющую 2529 мкм² в расчете на пиксел, при этом занимают площадь (исключая площадь участка между любыми двумя соседними электродами пикселов (области, имеющей ширину 7 мкм) и участка, существующего в выемке во внешней периферии электрода пиксела), составляющую 2395 мкм² в одном пикселе.

На фиг.5(d) расстояние Df1 между двумя соседними вспомогательными диэлектрическими выступами 97а2 составляет 47 мкм. Вспомогательные диэлектрические выступы 97а2 и 97b2 имеют длину Df2, составляющую 15,75 мкм, и ширину Df3, составляющую 6 мкм. Кроме того, вспомогательные диэлектрические выступы 97a2, 97b2, 97c2, 97d2 и 96с2 имеют площадь 1200 мкм² в расчете на пиксел, при этом занимают площадь (исключая площадь участка между любыми двумя соседними электродами пикселов (области, имеющей ширину 7 мкм) и участка, существующего в выемке во внешней периферии электрода пиксела), составляющую 1103 мкм² в одном пикселе.

Как было описано со ссылкой на фиг.4С, в жидкокристаллическом устройстве 100В отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения расстояние Dd1 между двумя соседними соединительными диэлектрическими выступами 47а составляет 54 мкм, которое больше, чем расстояние De1 или Df1 (39 мкм, 47 мкм) между двумя соседними вспомогательными регулирующими ориентацию структурами в жидкокристаллическом устройстве 200В1 или 200В2 отображения сравнительных примеров, и поэтому имеется большая степень свободы при выборе проектных решений в отношении топологии столбчатых разделителей и т.п.

В жидкокристаллическом устройстве 100В отображения площадь (1649 мкм²) в расчете на пиксел соединительных диэлектрических выступов 45а и 45b больше, чем площадь (1200 мкм²) в расчете на пиксел вспомогательных диэлектрических выступов жидкокристаллического устройства 200В2 отображения сравнительного примера 4, но меньше, чем площадь (2529 мкм²) в расчете на пиксел вспомогательных диэлектрических выступов жидкокристаллического устройства 200В1 отображения сравнительного примера 3. Кроме того, при этом для жидкокристаллического устройства 100В отображения имеется большая степень свободы при выборе проектных решений в отношении топологии столбчатых разделителей и т.п., чем для жидкокристаллического устройства 200В1 отображения. Кроме того, площадь (478 мкм²), которую соединительные диэлектрические выступы 47а и 47b занимают в одном пикселе, меньше, чем площадь (2395 мкм²), которую вспомогательные диэлектрические выступы занимают в одном пикселе в жидкокристаллическом устройстве 200В1 отображения сравнительного примера 3, или площадь (1103 мкм²), которую вспомогательные диэлектрические выступы занимают в одном пикселе в жидкокристаллическом устройстве 200В2 отображения сравнительного примера 4, что указывает на большую эффективную апертуру пиксела.

Опытные образцы жидкокристаллических 15-дюймовых устройств отображения, соответствующих видеографическому стандарту VGA, имевших структуры жидкокристаллического устройства 100В отображения второго варианта осуществления, жидкокристаллического устройства 200В1 отображения сравнительного примера 3 и жидкокристаллического устройства 200В2 отображения сравнительного примера 4, были изготовлены и оценены в части яркости изображения (пропускания). В опытных образцах жидкокристаллических устройств отображения шаг пикселов составлял 159 мкм в направлении строк и 477 мкм в направлении столбцов. Линейные диэлектрические выступы 44 (44а, 44b) имели ширину 12 мкм, тогда как линейные апертуры 22 (22а, 22b) имели ширину 9 мкм. При наблюдении с направления нормали к подложке интервал между первым компонентом 44а линейного диэлектрического выступа 44 и первым компонентом 22а соседней линейной апертуры 22 и интервал между вторым компонентом 44b линейного диэлектрического выступа 44 и вторым компонентом 22b соседней линейной апертуры 22 составляли 20,5 мкм. Структурные отличия касались только соединительных диэлектрических выступов жидкокристаллического устройства 100В отображения и вспомогательных регулирующих ориентацию структур жидкокристаллических устройств 200В1 и 200В2 отображения, а другие составные части (например, жидкокристаллический материал, зазор ячеек, черная матрица, тонкопленочные транзисторы и конструкция соединений) были полностью идентичными.

Когда измеряли пропускание в состоянии отображения белого (приложенное напряжение 6,2 В), жидкокристаллическое устройство 100В отображения второго варианта осуществления имело пропускание 5,37%, жидкокристаллическое устройство 200В1 отображения сравнительного примера 3 имело пропускание 5,36% и жидкокристаллическое устройство 200В2 отображения сравнительного примера 4 имело пропускание 5,33%. Иначе говоря, жидкокристаллическое устройство 100В отображения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения имело пропускание, которое было таким же или более высоким, чем пропускание жидкокристаллического устройства 200В1 отображения сравнительного примера 3, и более высокое пропускание, чем пропускание жидкокристаллического устройства 200В2 отображения сравнительного примера 4. Как можно видеть из результата сравнительного примера 4, в обычных конструкциях в случае сокращения длины вспомогательных регулирующих ориентацию структур для повышения степени свободы при выборе проектных решений вспомогательные регулирующие ориентацию структуры не могут в достаточной мере выполнять свои функции, в результате чего пропускание снижается.

Таким образом, благодаря выбору соединительных диэлектрических выступов согласно настоящему варианту осуществления можно получать более высокую степень свободы при выборе проектных решений в отношении, например, топологии столбчатых разделителей, чем в случае жидкокристаллического устройства отображения сравнительных примеров 3 и 4, и при этом получать такое же или большее пропускание.

Отметим, что жидкокристаллическое устройство отображения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения можно создавать известными способами. Как и обычные линейные диэлектрические выступы, линейные диэлектрические выступы и соединительные диэлектрические выступы можно формировать способом фотолитографии с использованием, например, фоточувствительной смолы (например, акриловой смолы, полиимидной смолы или новолачной смолы).

Как описывалось выше, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения можно обеспечивать повышенную степень свободы при выборе проектных решений без снижения качества изображения жидкокристаллического устройства отображения с многодоменной вертикальной ориентацией.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение можно широко применять для жидкокристаллических устройств отображения с традиционным способом многодоменной вертикальной ориентации, включая жидкокристаллические устройства отображения, предназначенные для использования в телевизионных приемниках.

Перечень позиций

21 - электрод пиксела

22 - линейная апертура (первая линейная регулирующая ориентацию структура)

22а - первый компонент линейной апертуры

22b - второй компонент линейной апертуры

41 - противоэлектрод

44 - линейный диэлектрический выступ (вторая линейная регулирующая ориентацию структура)

44а - первый компонент линейного диэлектрического выступа

44b - второй компонент линейного диэлектрического выступа

45а, 45b, 45c - соединительный диэлектрический выступ.

Изобретение относится к жидкокристаллическому устройству отображения с вертикальной ориентацией кристаллов. Устройство содержит множество пикселов, которые включают в себя множество первых и вторых линейных регулирующих ориентацию структур, расположенных соответственно на сторонах первой и второй подложек, прилегающих к жидкокристаллическому слою. Первые и вторые линейные регулирующие ориентацию структуры включают в себя первые и вторые компоненты, продолжающиеся вдоль различных первой и второй осей. Вторые линейные регулирующие ориентацию структуры представляют собой линейные диэлектрические выступы. Устройство отображения дополнительно включает в себя соединительные диэлектрические выступы, каждый из которых соединяет два неколлинеарных линейных диэлектрических выступа прилегающих друг к другу пикселов. Множество кромок соединительных диэлектрических выступов продолжается в направлениях, отличающихся от направлений кромок первого электрода, и включает в себя одну кромку, продолжающуюся в направлении, отличающемся от направлений кромок линейных диэлектрических выступов. Технический результат - повышение гибкости жидкокристаллического устройства отображения с многодоменной вертикальной ориентацией, без ухудшения качества отображения. 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Жидкокристаллическое устройство отображения, содержащее: первую подложку; вторую подложку; жидкокристаллический слой с вертикальной ориентацией, предусмотренный между первой подложкой и второй подложкой; первый электрод, предусмотренный на стороне жидкокристаллического слоя первой подложки; второй электрод, предусмотренный на стороне жидкокристаллического слоя второй подложки; и множество пикселов, в котором
каждый из множества пикселов включает в себя множество первых линейных регулирующих ориентацию структур, предусмотренных на стороне жидкокристаллического слоя первой подложки, и множество вторых линейных регулирующих ориентацию структур, предусмотренных на стороне жидкокристаллического слоя второй подложки;
каждая из множества первых линейных регулирующих ориентацию структур и множества вторых линейных регулирующих ориентацию структур имеет первый компонент, продолжающийся вдоль первой оси, и второй компонент, продолжающийся вдоль второй оси, которая отличается от первой оси, при этом множество вторых линейных регулирующих ориентацию структур представляет собой множество линейных диэлектрических выступов;
жидкокристаллическое устройство отображения дополнительно содержит соединительный диэлектрический выступ, предусмотренный на стороне жидкокристаллического слоя второй подложки, при этом соединительный диэлектрический выступ взаимно соединяет линейный диэлектрический выступ, принадлежащий данному пикселу, и линейный диэлектрический выступ, который принадлежит пикселу, прилегающему к данному пикселу, и который не является коллинеарным с линейным диэлектрическим выступом, принадлежащим данному пикселу; и
соединительный диэлектрический выступ имеет множество кромок, при этом множество кромок включает в себя по меньшей мере одну кромку, продолжающуюся в направлении, которое отличается от направления кромки первого электрода и отличается от направления кромки линейного диэлектрического выступа,
причем по меньшей мере одна кромка соединительного диэлектрического выступа включает в себя по меньшей мере одну первую кромку, такую, что угол, образованный по меньшей мере одной первой кромкой и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, больше чем 0° и меньше чем угол, образованный первой осью или второй осью и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов.

2. Жидкокристаллическое устройство отображения по п.1, в котором
угол, образованный первой осью или второй осью и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 45°; и
угол, образованный по меньшей мере одной первой кромкой соединительного диэлектрического выступа и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 22,5°.

3. Жидкокристаллическое устройство отображения по пп.1 или 2, в котором по меньшей мере одна первая кромка соединительного диэлектрического выступа пересекает кромку первого электрода, продолжающуюся по направлению столбцов.

4. Жидкокристаллическое устройство отображения по пп.1 или 2, в котором по меньшей мере одна кромка соединительного диэлектрического выступа дополнительно включает в себя по меньшей мере одну вторую кромку, такую, что угол, образованный по меньшей мере одной второй кромкой и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, больше, чем угол, образованный первой осью или второй осью и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов.

5. Жидкокристаллическое устройство отображения по п.4, в котором угол, образованный по меньшей мере одной второй кромкой соединительного диэлектрического выступа и кромкой первого электрода, продолжающейся по направлению столбцов, составляет около 90°.

6. Жидкокристаллическое устройство отображения по п.4, в котором по меньшей мере одна вторая кромка соединительного диэлектрического выступа пересекает кромку первого электрода, продолжающуюся по направлению столбцов.