ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО
LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому дисплейному устройству, а более конкретно, относится к ЖК-дисплею многодоменного типа с жидкокристаллическим слоем с вертикальной ориентацией.
Уровень техники
В последнее время, тонкий и легкий ЖК-дисплей зачастую используется в качестве дисплея персонального компьютера или экрана монитора устройства мобильной связи. Тем не менее, традиционные ЖК-дисплеи c TN (твист-нематическим) режимом и STN (супертвист-нематическим) режимом допускают только узкий угол просмотра. Чтобы преодолевать эту проблему, к настоящему времени исследованы и разработаны различные технологии.
ЖК-дисплей многодоменного типа с жидкокристаллическим слоем с вертикальной ориентацией известен как один из ЖК-дисплеев с улучшенными характеристиками угла просмотра. Такие ЖК-дисплеи обычно называются "ЖК-дисплеями с режимом VA (вертикальной ориентации)". Патентный документ номер 1 раскрывает ЖК-дисплей с режимом MVA (многодоменной вертикальной ориентации), который является одним из различных ЖК-дисплеев с VA-режимом. В ЖК-дисплее с MVA-режимом структура управления ориентацией для управления ориентацией молекул жидких кристаллов предоставляется для каждой из двух подложек, которые располагаются напротив друг друга с жидкокристаллическим слоем, помещенным между ними. В частности, структура управления ориентацией может быть либо выступом, изготовленным из диэлектрического материала, либо щелью, которая вырезана в электроде. С такой структурой управления ориентацией, к примеру выступом или щелью, когда напряжение прикладывается к жидкокристаллическому слою, формируется определенное число областей, в которых молекулы жидких кристаллов наклоняются во взаимно различных направлениях (которые обычно называются "жидкокристаллическими доменами"), тем самым уменьшая зависимость характеристики отображения от азимутального угла и улучшая характеристику угла просмотра.
Как описано выше, ЖК-дисплей с VA-режимом способствует работе с качественным отображением с широким углом просмотра. В последнее время, тем не менее, все большее внимание уделяется тому факту, что характеристика γ должна варьироваться согласно углу просмотра (т.е. тому, просматривает зритель экран прямо или под углом). Другими словами, многие люди теперь знают, что характеристика γ имеет зависимость от угла просмотра. Характеристика γ является зависимостью сигнала яркости дисплея от полутонов. Именно поэтому, если характеристика γ в переднем направлении просмотра отличается от характеристики в наклонном направлении просмотра, то шкала полутонов должна отображаться по-разному согласно направлению просмотра. Следовательно, зритель может иногда находить изображение на экране неестественным в зависимости от направления просмотра.
Таким образом, чтобы преодолевать такую проблему, патентный документ номер 2 раскрывает технологию для размещения непрозрачного слоя в заранее определенной области в рамках каждого пиксела. Этот непрозрачный слой избирательно экранирует некоторые из нескольких жидкокристаллических доменов, которые формируют такое неестественное изображение, от света, когда зритель должен просматривать под углом, тем самым минимизируя такую неестественность на экране.
Патентный документ номер 1. Публикация выложенной патентной заявки (Япония) номер 11-242225
Патентный документ номер 2. Публикация выложенной патентной заявки (Япония) номер 2004-93846
Сущность изобретения
Проблемы, которые должны быть разрешены изобретением
Если непрозрачный слой, такой как раскрытый посредством патентного документа номер 2, предоставлен, тем не менее, оптический коэффициент пропускания также будет понижаться, даже когда зритель просматривает прямо. Это обусловлено тем, что непрозрачный слой, который частично покрывает каждый пиксел, также будет экранировать пиксел избирательно, даже когда зритель находится прямо перед экраном. Чтобы в достаточной степени минимизировать такую неестественность на экране, непрозрачный слой должен иметь некоторую существенную ширину. Именно поэтому оптический коэффициент пропускания в переднем направлении просмотра также неизбежно будет понижаться до определенной степени.
Следовательно, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять жидкокристаллическое дисплейное устройство многодоменного типа с жидкокристаллическим слоем с вертикальной ориентацией, которое может выполнять операцию отображения не вызывая у зрителя чувства какой-либо подобной неестественности и с минимизированным снижением оптического коэффициента пропускания.
Средство разрешения проблем
Жидкокристаллическое дисплейное устройство согласно настоящему изобретению включает в себя первую подложку, вторую подложку и жидкокристаллический слой с вертикальной ориентацией, размещенный между первой и второй подложками. Устройство имеет определенное число пикселов, каждый из которых включает в себя первый электрод, который размещается на первой подложке так, чтобы быть обращенным к жидкокристаллическому слою, второй электрод, который размещается на второй подложке так, чтобы быть обращенным к жидкокристаллическому слою, и жидкокристаллический слой, размещаемый между первым и вторым электродами. Часть жидкокристаллического слоя, находящаяся в рамках каждого пиксела, имеет несколько жидкокристаллических областей, в которых молекулы жидких кристаллов наклоняются в нескольких различных направлениях, когда напряжение прикладывается между первым и вторым электродами. Каждый пиксел имеет непрозрачную часть, которая размещается на границе раздела между несколькими жидкокристаллическими областями. Непрозрачная часть предоставляется, по меньшей мере, для одной из первой и второй подложек так, что когда напряжение прикладывается между первым и вторым электродами, молекулы жидких кристаллов рядом с границей раздела наклоняются при повороте одного из их концевых участков (концов), который находится ближе к подложке с непрозрачной частью, от границы раздела. Непрозрачная часть включает в себя первый экранирующий слой и второй экранирующий слой, который перекрывается с первым экранирующим слоем, с заранее определенным зазором между ними.
Другое жидкокристаллическое дисплейное устройство согласно настоящему изобретению также включает в себя первую подложку, вторую подложку и жидкокристаллический слой с вертикальной ориентацией, размещенный между первой и второй подложками. Устройство имеет определенное число пикселов, каждый из которых включает в себя первый электрод, который размещается на первой подложке так, чтобы быть обращенным к жидкокристаллическому слою, второй электрод, который размещается на второй подложке так, чтобы быть обращенным к жидкокристаллическому слою, и жидкокристаллический слой, размещаемый между первым и вторым электродами. Часть жидкокристаллического слоя, находящаяся в рамках каждого пиксела, имеет несколько жидкокристаллических областей, в которых молекулы жидких кристаллов наклоняются в нескольких различных направлениях, когда напряжение прикладывается между первым и вторым электродами. Жидкокристаллические области включают в себя первую жидкокристаллическую область, в которой величина задержки, вычисляемая на основе входящего света, который падает на жидкокристаллический слой под углом относительно нормали к экрану дисплея, увеличивается по мере того, как приложенное напряжение возрастает, и вторую жидкокристаллическую область, в которой величина задержки сначала понижается, а затем увеличивается. Каждый пиксел имеет непрозрачную часть, которая предоставляется, по меньшей мере, для одной из первой и второй подложек и которая избирательно экранирует первую жидкокристаллическую область от входящего света, когда зритель просматривает под углом относительно нормали к экрану дисплея. Непрозрачная часть включает в себя первый экранирующий слой и второй экранирующий слой, который перекрывается с первым экранирующим слоем, с заранее определенным зазором между ними.
В одном предпочтительном варианте осуществления жидкокристаллическое дисплейное устройство дополнительно включает в себя два поляризатора, которые размещаются как скрещенные призмы Николя, и направление, в котором молекулы жидких кристаллов наклоняются в каждой из нескольких жидкокристаллических областей, задает угол приблизительно в 45 градусов относительно осей поляризации двух поляризаторов.
В этом конкретном предпочтительном варианте осуществления, жидкокристаллические области включают в себя четыре жидкокристаллические области, в которых молекулы жидких кристаллов наклоняются в первом, втором, третьем и четвертом направлениях, соответственно. Разность между любыми двумя из первого, второго, третьего и четвертого направлений фактически равна целому кратному 90 градусов. В любых двух смежных из четырех жидкокристаллических областей направление, в котором молекулы жидких кристаллов наклоняются в одной из двух областей, отличается приблизительно на 90 градусов от направления, в котором молекулы жидких кристаллов наклоняются в другой области.
В конкретном предпочтительном варианте осуществления первый электрод имеет пересекающиеся стволовые части, которые размещаются так, чтобы перекрываться с осями поляризации двух поляризаторов, и определенное число ответвляющихся частей, которые отходят от стволовой части так, чтобы задавать угол приблизительно в 45 градусов относительно стволовых частей. Непрозрачная часть размещается на первой подложке.
В другом предпочтительном варианте осуществления жидкокристаллическое дисплейное устройство дополнительно включает в себя: две пленки с вертикальной ориентацией, которые размещаются между первым электродом и жидкокристаллическим слоем и между вторым электродом и жидкокристаллическим слоем, соответственно; и слой сохранения (поддержания) ориентации, который изготовлен из фотополимеризуемого соединения, которое покрывает соответствующие поверхности двух пленок с вертикальной ориентацией так, чтобы входить в контакт с жидкокристаллическим слоем, и который задает направление предварительного наклона молекул жидких кристаллов жидкокристаллического слоя, когда напряжение не прикладывается к жидкокристаллическому слою.
Преимущество изобретения
Настоящее изобретение предоставляет жидкокристаллическое дисплейное устройство многодоменного типа с жидкокристаллическим слоем с вертикальной ориентацией, которое может выполнять операцию отображения, не вызывая у зрителя чувства какой-либо неестественности и с минимизированным снижением оптического коэффициента пропускания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является видом сверху, иллюстрирующим часть жидкокристаллического дисплейного устройства 100, которая выделяется каждому одному пикселу, в качестве предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 является видами в поперечном разрезе при просмотре на плоскости 2A-2A', показанной на фиг.1, при этом: (a) иллюстрирует состояние устройства 100, в котором напряжение не прикладывается к жидкокристаллическому слою; и (b) иллюстрирует состояние устройства 100, в котором заранее определенное напряжение прикладывается к жидкокристаллическому слою.
Фиг.3 является видом сверху, иллюстрирующим структуру пикселного электрода, который имеет жидкокристаллическое дисплейное устройство 100.
Фиг.4 является видом в поперечном разрезе, иллюстрирующим жидкокристаллическое дисплейное устройство 500, которое не имеет непрозрачных частей на границе раздела между жидкокристаллическими областями.
Фиг.5 является графиком, показывающим характеристики "напряжение-коэффициент пропускания" жидкокристаллического дисплейного устройства 500 в случае, если зритель просматривает устройство 500 прямо, и в случае, если он просматривает его под углом.
Фиг.6 является графиком, показывающим характеристики "напряжение-коэффициент пропускания" в случае, если зритель просматривает под углом жидкокристаллическую область, в которой молекулы жидких кристаллов наклонены так, чтобы ориентироваться в направлении к зрителю, и в случае, если зритель просматривает под углом жидкокристаллическую область, в которой молекулы жидких кристаллов наклонены так, чтобы ориентироваться в направлении от зрителя, соответственно.
Фиг.7 является схемой, схематично иллюстрирующей область, которая должна экранироваться посредством непрозрачной части, когда жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 просматривается прямо.
Фиг.8(a) и (b) схематично иллюстрируют соответствующие области, которые должны экранироваться посредством непрозрачной части, когда жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 просматривается под углом.
Фиг.9 является схемой, схематично иллюстрирующей область, которая должна экранироваться посредством непрозрачной части, когда жидкокристаллическое дисплейное устройство 600 с однослойной непрозрачной частью просматривается под углом.
Фиг.10(a), (b) и (c) показывают соответствующие результаты моделирований, которые выполнены, чтобы получать распределение коэффициента пропускания в пикселах в состоянии отображения белого изображения, когда зритель просматривает прямо жидкокристаллическое дисплейное устройство 500, 600 или 100.
Фиг.11(a), (b) и (c) показывают соответствующие результаты моделирований, которые выполнены, чтобы получать распределение коэффициента пропускания в пикселах в состоянии отображения белого изображения, когда зритель просматривает под углом жидкокристаллическое дисплейное устройство 500, 600 или 100.
Фиг.12 является графиком, показывающим оптические коэффициенты пропускания, полученные в прямом направлении просмотра, (1) когда непрозрачные части не предоставлены вообще, (2) когда предоставлена однослойная непрозрачная часть, имеющая экранирующий слой с шириной 1,5 мкм, (3) когда предоставлена однослойная непрозрачная часть, имеющая экранирующий слой с шириной 3,0 мкм, и (4) когда предоставлена многослойная (двухслойная в этом случае) непрозрачная часть, имеющая два экранирующих слоя с шириной 1,5 мкм, соответственно.
Фиг.13(a)-(d) показывают результаты моделирований, которые выполнены, чтобы получать распределения коэффициента пропускания в пикселах в состоянии отображения белого изображения и когда зритель просматривает прямо в этих четырех различных случаях (1)-(4), соответственно.
Фиг.14 является графиком, показывающим зависимости нормализованного сигнала яркости от полутонов в направлениях просмотра прямо и под углом в 45 градусов, соответственно.
Фиг.15 являются видами в поперечном разрезе, иллюстрирующими жидкокристаллическое дисплейное устройство 100A в качестве другого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, при этом: (a) иллюстрирует состояние, в котором напряжение не прикладывается к жидкокристаллическому слою; и (b) иллюстрирует состояние, в котором заранее определенное напряжение прикладывается к жидкокристаллическому слою.
Фиг.16 (a) и (b) схематично иллюстрируют области, которые должны экранироваться посредством непрозрачной части, когда жидкокристаллическое дисплейное устройство 100A просматривается под углом.
Фиг.17 является видом в поперечном разрезе, схематично иллюстрирующим жидкокристаллическое дисплейное устройство 100B в качестве еще одного другого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.
Описание номеров ссылок
11, 21 - прозрачная подложка
12 - пикселный электрод
12a - стволовая часть
12b - ответвляющаяся часть
13, 23 - пленка с вертикальной ориентацией
14, 24 - слой сохранения ориентации
15 - межслойная изолирующая пленка
16, 26 - поляризатор
17, 27 - непрозрачная часть
17a, 27a - первый экранирующий слой
17b, 27b - второй экранирующий слой
22 - противоэлектрод
30 - жидкокристаллический слой
30a - молекула жидких кристаллов
100a - подложка с активной матрицей (TFT-подложка)
100b - подложка с противоэлектродами (подложка с цветными светофильтрами)
100, 100A, 100B - жидкокристаллическое дисплейное устройство
Оптимальный режим осуществления изобретения
Далее описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. В последующем описании настоящее изобретение описывается как применяемое к ЖК-дисплею с активной матрицей с тонкопленочными транзисторами (TFT). Тем не менее, настоящее изобретение никоим образом не ограничено такими конкретными предпочтительными вариантами осуществления.
Фиг.1 и 2 иллюстрирует жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 в качестве конкретного предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения. В частности, фиг.1 является видом сверху, иллюстрирующим часть жидкокристаллического дисплейного устройства 100, которая выделяется каждому одному пикселу, при просмотре вдоль нормали к экрану дисплея. Фиг.2(a) и 2(b) являются видами в поперечном разрезе при просмотре на плоскости 2A-2A', показанной на фиг.1. Фиг.2(a) иллюстрирует состояние устройства 100, в котором напряжение не прикладывается к жидкокристаллическому слою 30, при этом фиг.2(b) иллюстрирует состояние устройства 100, в котором заранее определенное напряжение прикладывается к жидкокристаллическому слою 30.
Как показано на фиг.2(a) и 2(b), жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 включает в себя подложку 100a с активной матрицей (которая упоминается в данном документе как "TFT-подложка"), подложку 100b с противоэлектродами (которая иногда упоминается в данном документе как "подложка с цветными светофильтрами") и жидкокристаллический слой 30 с вертикальной ориентацией, размещенный между TFT-подложкой 100a и подложкой 100b с противоэлектродами.
Жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 также имеет определенное число пикселов, каждый из которых включает в себя пикселный электрод 12, который размещается на TFT-подложке 100a так, чтобы быть обращенным к жидкокристаллическому слою 30, противоэлектрод 22, который размещается на подложке 100b с противоэлектродами так, чтобы быть обращенным к жидкокристаллическому слою 30, и жидкокристаллический слой 30, размещаемый между пикселным электродом 12 и противоэлектродом 22. Пикселный электрод 12 размещается поверх прозрачной подложки (такой как стеклянная подложка) 11 с межслойной изолирующей пленкой 15, вставленной между ними, и имеет прецизионный полосковый шаблон, как подробнее описано ниже. С другой стороны, противоэлектрод 22 размещается на другой прозрачной подложке (например, стеклянной подложке) 21. Хотя не показано на фиг.2, цветные светофильтры размещаются между прозрачной подложкой 21 и противоэлектродом 22.
Пленки 13 и 23 с вертикальной ориентацией размещаются между пикселным электродом 12 и жидкокристаллическим слоем 30 и между противоэлектродом 22 и жидкокристаллическим слоем 30, соответственно. Соответствующие поверхности пленок 13 и 23 с вертикальной ориентацией покрываются посредством слоев 14 и 24 сохранения ориентации, соответственно, которые изготовлены из фотополимеризуемого соединения и которые находятся в непосредственном контакте с жидкокристаллическим слоем 30.
Слои 14 и 24 сохранения ориентации формируются посредством полимеризации фотополимеризуемого соединения (типично фотополимеризуемого мономера), которое введено заранее в жидкокристаллический материал, с напряжением, приложенным к жидкокристаллическому слою 30 после того, как жидкокристаллическая ячейка подготавливается. Молекулы 30a жидких кристаллов (которые имеют отрицательную анизотропию диэлектрических свойств), содержащиеся в жидкокристаллическом слое 30, имеют состояние ориентации, управляемое посредством пленок 13 и 23 с вертикальной ориентацией до тех пор, пока фотополимеризуемое соединение не полимеризуется. Когда достаточно высокое напряжение (например, напряжение отображения белого) прикладывается к жидкокристаллическому слою 30, молекулы 30a жидких кристаллов будут наклоняться в заранее определенном направлении вследствие формирования наклонного электрического поля по краям прецизионного полоскового шаблона пикселного электрода 12. Слои 14 и 24 сохранения ориентации выполнены с возможностью поддерживать (или сохранять) ориентацию молекул 30a жидких кристаллов в то время, когда напряжение прикладывается к жидкокристаллическому слою 30, как есть, даже после того как напряжение удалено (или даже когда напряжение не прикладывается). Именно поэтому направление предварительного наклона молекул 30a жидких кристаллов, заданное посредством слоев 14 и 24 сохранения ориентации (т.е. направление, в котором наклоняются молекулы 30a жидких кристаллов, когда напряжение не прикладывается к ним), является идентичным направлению, в котором молекулы 30a жидких кристаллов наклоняются, когда напряжение прикладывается к ним.
Два поляризатора 16 и 26 размещаются на противоположной стороне TFT-подложки 100a и подложки 100b с противоэлектродами (т.е. на стороне, которая обращена от жидкокристаллического слоя 30). В этом случае поляризаторы 16 и 26 размещаются как две скрещенные призмы Николя. Другими словами, поляризаторы 16 и 26 размещаются так, что их соответствующие оси поляризации пересекают друг друга под прямым углом.
Как показано на фиг.1, пикселный электрод 12 имеет прецизионный полосковый шаблон, тем самым разделяя каждый пиксел жидкокристаллического дисплейного устройства 100 на несколько областей. Другими словами, жидкокристаллический слой 30 имеет несколько жидкокристаллических областей R, в которых молекулы 30a жидких кристаллов должны наклоняться во взаимно различных направлениях, когда напряжение прикладывается к ним. Кроме того, как подробнее описано ниже, предусмотрена непрозрачная часть 17 на границе раздела между этими жидкокристаллическими областями R. В дальнейшем в этом документе полностью описывается со ссылкой на фиг.3 то, как пикселный электрод 12 с такой уникальной формой определяет направления наклона молекул 30a жидких кристаллов в этих жидкокристаллических областях R.
Как показано на фиг.3, пикселный электрод 12 состоит из двух пересеченных стволовых частей 12a, которые размещаются так, чтобы перекрываться с соответствующими осями поляризации поляризаторов 16 и 26, и определенного числа ответвляющихся частей 12b, которые отходят от этих стволовых частей 12a так, чтобы задавать угол приблизительно в 45 градусов относительно стволовых частей 12a. В примере, проиллюстрированном на фиг.3, один из двух поляризаторов 16 и 26 размещается так, что его ось поляризации идет горизонтально, при этом другой поляризатор 16 или 26 размещается так, что его ось поляризации идет вертикально. Именно поэтому стволовые части 12a имеют пересекающуюся форму, в которой две ее линейных части 12a1 и 12a2, которые, соответственно, идут горизонтально и вертикально, пересекают друг друга вокруг центра. Пикселный электрод 12 с таким прецизионным полосковым шаблоном раскрыт в публикациях выложенных патентных заявок (Япония) номера 2003-149647 и 2006-78968. Кроме того, такой шаблон иногда называется шаблоном "рыбная кость".
Ответвляющиеся части 12b могут быть классифицированы на четыре группы, ассоциированные с четырьмя областями, которые заданы посредством пересеченных стволовых частей 12a. При сравнении экрана дисплея с циферблатом часов и при условии, что азимутальный угол в нуль градусов представляется посредством направления трех часов, и что направление против часовой стрелки является положительным, ответвляющиеся части 12b могут быть классифицированы на первую, вторую, третью и четвертую группы, состоящие из ответвляющихся частей 12b1, 12b2, 12b3 и 12b4, которые идут так, чтобы задавать азимутальные углы в 45, 135, 225 и 315 градусов, соответственно (относительно направления трех часов).
В каждой из первой, второй, третьей и четвертой групп ширина L этих ответвляющихся частей 12b и промежуток S между двумя смежными ответвляющимися частями 12b типично находится в рамках диапазона 1,5-5,0 мкм. Чтобы ориентировать молекулы 30a жидких кристаллов с хорошей устойчивостью и увеличивать сигнал яркости в максимально возможной степени, ширина L и промежуток S ответвляющихся частей 12b предпочтительно находятся в рамках этого диапазона.
Направление наклона молекул 30a жидких кристаллов (т.е. азимутальный компонент главной оси молекул 30a жидких кристаллов, которые наклоняются посредством электрического поля) определяется посредством наклонного электрического поля, которое должно формироваться между смежными из ответвляющихся частей 12b (т.е. область, в которой проводящая пленка пикселного электрода 12 отсутствует). Так же, это направление не только является параллельным направлению, в котором ответвляющиеся части 12b размещаются в дорожках, но также и направлено на стволовые части 12a. Более конкретно, направления наклона, заданные посредством первой, второй, третьей и четвертой групп ответвляющихся частей 12b1, 12b2, 12b3 и 12b4 (которые, соответственно, упоминаются в данном документе как первое, второе, третье и четвертое направления, которые указываются посредством стрелок A, B, C и D), составляют приблизительно 225, 315, 45 и 135 градусов, соответственно.
Как описано выше, жидкокристаллический слой 30 в рамках каждого пиксела имеет четыре жидкокристаллических области R, в которых молекулы 30a жидких кристаллов наклоняются во взаимно различных направлениях согласно приложенному напряжению. Так же, каждое из направлений A-D, в которых молекулы 30a жидких кристаллов наклоняются в этих жидкокристаллических областях R, задает угол приблизительно в 45 градусов относительно осей поляризации двух поляризаторов 16 и 26. Кроме того, разность между любыми двумя из четырех направлений A-D фактически равна целому кратному 90 градусов. Кроме того, в любых двух смежных областях R из четырех жидкокристаллических областей R, направление, в котором молекулы 30a жидких кристаллов наклоняются в одной из двух областей R, отличается от направления, в котором молекулы 30a жидких кристаллов наклоняются в другой области R, приблизительно на 90 градусов.
Следует отметить, что четыре жидкокристаллические области R, которые должны быть сформированы для приложения напряжения, иногда называются "жидкокристаллическими доменами". Так же, эти четыре направления A-D указываются посредством соответствующих направителей четырех жидкокристаллических доменов, которые должны быть сформированы, когда напряжение прикладывается к ним. Чтобы реализовывать яркое отображение посредством использования задержек, вызываемых посредством молекул 30a жидких кристаллов, максимально эффективно, наиболее предпочтительным является то, что направитель каждого из этих жидкокристаллических доменов задает угол приблизительно в 45 градусов относительно осей поляризации двух поляризаторов 16 и 26. Кроме того, такая структура, в которой четыре жидкокристаллических домена формируются в каждом пикселе, упоминается в данном документе как "четырехдоменная структура" или просто "4D структура". В этом примере одна 4D структура предположительно формируется в каждом пикселе. Необязательно, если каждый пиксел имеет несколько таких электродных структур, несколько 4D структур также могут формироваться в каждом пикселе.
Жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 дополнительно включает в себя слои 14 и 24 сохранения ориентации, которые выполнены с возможностью задавать направления предварительного наклона молекул 30a жидких кристаллов в четырех жидкокристаллических областях R, когда напряжение не прикладывается к жидкокристаллическому слою 30. Так же, эти направления предварительного наклона согласуются с направлениями A-D, указываемыми посредством соответствующих направителей жидкокристаллических доменов с 4D структурой, которая задана посредством электродной структуры, описанной выше. Когда такие слои 14 и 24 сохранения ориентации предоставлены, устойчивость ориентации и характеристика быстроты отклика улучшаются.
Слои 14 и 24 сохранения ориентации изготовлены посредством так называемой "ориентации на полимерах с микрорельефной поверхностью" (которая иногда упоминается в данном документе как "технология PSA"). Конкретные способы изготовления слоев 14 и 24 сохранения ориентации посредством технологии PSA раскрыты в публикации выложенной патентной заявки (Япония) номер 2002-357830, а также в публикациях выложенных патентных заявок (Япония) номера 2003-149647 и 2006-78968, упомянутых выше.
Далее подробнее описывается конфигурация жидкокристаллического дисплейного устройства 100 со ссылкой на фиг.1 и 2. В жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 этого предпочтительного варианта осуществления каждый пиксел имеет непрозрачную часть 17, которая размещается на границе раздела между жидкокристаллическими областями R. Поскольку стволовые части 12a пикселного электрода 12 находятся прямо над границей раздела между жидкокристаллическими областями R в этом предпочтительном варианте осуществления, непрозрачная часть 17 выполнена с возможностью перекрываться со стволовыми частями 12a пикселного электрода 12.
В этом примере непрозрачная часть 17 размещается на TFT-подложке 100a, как показано на фиг.2. Когда напряжение прикладывается между пикселным электродом 12 и противоэлектродом 22, молекулы 30a жидких кристаллов рядом с границей раздела между жидкокристаллическими областями R наклоняются при повороте одного из их концов, который находится ближе к подложке с непрозрачной частью 17 (т.е. TFT-подложке 100a), от границы раздела, как можно видеть из фиг.2(b).
Непрозрачная часть 17 включает в себя первый экранирующий слой 17a и второй экранирующий слой 17b, который перекрывается с первым экранирующим слоем 17a, с заранее определенным зазором G между ними. Другими словами, непрозрачная часть 17 состоит из двух экранирующих слоев 17a и 17b, которые перекрываются друг с другом при просмотре вдоль нормали к экрану дисплея. В примере, проиллюстрированном на фиг.2(a) и 2(b), соответствующие ширины Wa и Wb первого и второго экранирующих слоев 17a и 17b предположительно равны друг другу и меньше ширины стволовых частей 12a пикселного электрода 12. Тем не менее, настоящее изобретение никоим образом не ограничено этим конкретным предпочтительным вариантом осуществления. Альтернативно, ширины Wa и Wb первого и второго экранирующих слоев 17a и 17b могут отличаться друг от друга и могут быть равными или превышать ширину стволовых частей 12a пикселного электрода 12.
Жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 имеет такую непрозрачную часть 17 и, следовательно, может осуществлять операцию отображения, чтобы практически не придавать зрителю чувство неестественности с минимизированным изменением характеристики отображения, которое в ином случае должно возникать в зависимости от того, просматривает зритель прямо или под углом. Ниже поясняется причина.
Прежде всего, описывается то, почему традиционное жидкокристаллическое дисплейное устройство без таких непрозрачных частей должно придавать зрителю чувство такой неестественности. Фиг.4 иллюстрирует сравнительное жидкокристаллическое дисплейное устройство 500, которое имеет конфигурацию, практически идентичную конфигурации жидкокристаллического дисплейного устройства 100 за исключением того, что устройство 500 не имеет непрозрачных частей на границе раздела между жидкокристаллическими областями R.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве 500 каждый пиксел также разделяется на несколько жидкокристаллических областей R и, следовательно, характеристика отображения имеет меньшую зависимость от азимутального угла. Тем не менее, характеристика отображения жидкокристаллического дисплейного устройства 500 варьируется значительно в зависимости от того, находится зритель прямо перед экраном или под углом к экрану.
Фиг.5 показывает нормализованные характеристики "напряжение-коэффициент пропускания", которые получены в случае, если зритель просматривает жидкокристаллическое дисплейное устройство 500 непосредственно перед устройством 500 (т.е. в направлении, указываемом посредством стрелки V1 на фиг.4), и в случае, если он просматривает его под углом (т.е. в направлении, указываемом посредством стрелки V2 на фиг.4), когда угол просмотра наклонен вдоль оси поляризации. На фиг.5, абсцисса представляет напряжение (В), приложенное к жидкокристаллическому слою 30, а ордината представляет нормализованный коэффициент пропускания.
Как можно видеть из фиг.5, кривая L2 "напряжение-коэффициент пропускания", ассоциированная с наклонным направлением просмотра, круче кривой L1 "напряжение-коэффициент пропускания", ассоциированной с прямым направлением просмотра. Так же, когда полутоновое напряжение прикладывается, коэффициент пропускания в наклонном направлении просмотра выше коэффициента пропускания в прямом направлении просмотра.
Коэффициент пропускания в наклонном направлении просмотра увеличивается при полутоновом напряжении вследствие характера поведения молекул 30a жидких кристаллов, в частности, одной из жидкокристаллических областей R в рамках каждого пиксела. Более конкретно, коэффициент пропускания увеличивается посредством характера поведения молекул 30a жидких кристаллов, которые наклоняются в противоположном направлении к наклонному направлению просмотра (т.е. молекул 30a, которые наклоняются при повороте одного из их концов, который находится ближе к подложке 100b с противоэлектродами, от зрителя).
Теперь рассмотрим две жидкокристаллических области R, показанные на фиг.4. Когда эти две жидкокристаллических области R просматриваются с углом просмотра, наклоненным вдоль оси поляризации (т.е. в направлении, указываемом посредством стрелки V2 на фиг.4), молекулы 30a жидких кристаллов в обеих из двух жидкокристаллических областей должны наклоняться, чтобы задавать угол в 45 градусов относительно оси поляризации. Тем не менее, молекулы 30a жидких кристаллов в жидкокристаллической области R слева должны ориентироваться в направлении к зрителю, при этом молекулы 30a жидких кристаллов в жидкокристаллической области R справа должны быть ориентированы в направлении от зрителя.
Фиг.6 показывает характеристики "напряжение-коэффициент пропускания", которые получены в случае, если две жидкокристаллические области R, показанные на фиг.4, просматриваются под углом. Более конкретно, он является графиком, показывающим кривые L3 и L4 "напряжение-коэффициент пропускания", ассоциированные, соответственно с жидкокристаллической областью R, в которой наклоненные молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении к зрителю (т.е. жидкокристаллической областью R, показанной слева по фиг.4), и жидкокристаллической областью R, в которой наклоненные молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя (т.е. жидкокристаллической областью R, показанной справа по фиг.4).
Как показано на фиг.6, в жидкокристаллической области R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении к зрителю, по мере того как напряжение возрастает, коэффициент пропускания сначала понижается, а затем увеличивается, как представлено посредством кривой L3. С другой стороны, в жидкокристаллической области R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя, по мере того как напряжение возрастает, коэффициент пропускания увеличивается почти монотонно, как представлено посредством кривой L4. Эти результаты получены, поскольку величина задержки относительно входящего света, который проходит под углом жидкокристаллический слой 30 (т.е. под углом относительно нормали к экрану дисплея), сначала должно понижаться, а затем увеличиваться с повышением напряжения в жидкокристаллической области R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении к зрителю, но должно увеличиваться почти монотонно с повышением напряжения в жидкокристаллической области R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя.
Характеристика "напряжение-коэффициент пропускания", ассоциированная с наклонным направлением просмотра, показанным на фиг.5, получена посредством суммирования двух характеристик "напряжение-коэффициент пропускания", ассоциированных с соответствующими жидкокристаллическими областями R, показанными на фиг.6. Именно поэтому коэффициент пропускания в наклонном направлении просмотра увеличивается при полутоновом напряжении, вероятно, вследствие характера поведения молекул 30a жидких кристаллов, которые ориентируются в направлении от зрителя.
В жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 этого предпочтительного варианта осуществления непрозрачная часть 17 размещается на границе раздела между несколькими жидкокристаллическими областями R и предоставляется, по меньшей мере, для одной из двух подложек (например, TFT-подложки 100a согласно этому предпочтительному варианту осуществления) так, что когда напряжение прикладывается, молекулы 30a жидких кристаллов рядом с границей раздела наклоняются при повороте одного из концов, который находится ближе к подложке с непрозрачной частью 17, от границы раздела.
Такая непрозрачная часть 17 избирательно экранирует одну из двух смежных жидкокристаллических областей R, в которых молекулы 30a жидких кристаллов должны ориентироваться в направлении от зрителя (и в которых величина задержки относительно входящего под углом света должно увеличиваться почти монотонно с повышением напряжения), от входящего света, когда зритель должен просматривать экран под углом (т.е. под углом относительно нормали к экрану дисплея).
Фиг.7 и 8 схематично иллюстрируют области, которые должны экранироваться от входящего света посредством непрозрачной части 17, когда жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 просматривается из прямого направления V1 просмотра и из наклонных направлений V2 и V3 просмотра, соответственно.
Как показано на фиг.7, когда устройство 100 просматривается из прямого направления V1 просмотра, непрозрачная часть 17 экранирует часть жидкокристаллического слоя 30, которая находится прямо над ней. Именно поэтому в таком случае две жидкокристаллических области R по-прежнему способствуют операции отображения в обычной степени.
С другой стороны, когда устройство 100 просматривается из наклонного направления V2 просмотра, как показано на фиг.8(a), параллакс формируется, и, следовательно, непрозрачная часть 17 избирательно экранирует жидкокристаллическую область R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя (т.е. жидкокристаллическую область R справа). Аналогично, когда устройство 100 просматривается из другого наклонного направления V3 просмотра, как показано на фиг.8(b), непрозрачная часть 17 также избирательно экранирует жидкокристаллическую область R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя (т.е. жидкокристаллическую область R слева). Именно поэтому часть такой жидкокристаллической области R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя, более не способствует операции отображения в наклонном направлении просмотра. Как результат, может быть минимизировано увеличение коэффициента пропускания при полутоновом напряжении, и характеристика "напряжение-коэффициент пропускания" в наклонном направлении просмотра может быть ближе к характеристике в прямом направлении просмотра. Следовательно, характеристика отображения в наклонном направлении просмотра может быть ближе к характеристике в прямом направлении просмотра, тем самым придавая зрителю чувство намного меньшей неестественности.
Кроме того, непрозрачная часть 17 жидкокристаллического дисплейного устройства 100 этого предпочтительного варианта осуществления включает в себя первый экранирующий слой 17a и второй экранирующий слой 17b, который перекрывается с первым экранирующим слоем 17a, с заранее определенным зазором G между ними. При такой многослойной непрозрачной части 17 оптический коэффициент пропускания в прямом направлении просмотра должен понижаться намного менее значительно, чем при однослойной непрозрачной части, как раскрыто в патентном документе номер 2.
Фиг.9 иллюстрирует пример этого жидкокристаллического дисплейного устройства с однослойной непрозрачной частью. Жидкокристаллическое дисплейное устройство 600, показанное на фиг.9, имеет конфигурацию, практически идентичную своему аналогу 100, показанному на фиг.2, за исключением того, что его непрозрачная часть 17' состоит только из одного экранирующего слоя 17c. Когда устройство 600 просматривается из наклонного направления V2 или V3 просмотра, непрозрачная часть 17' также может избирательно экранировать жидкокристаллическую область R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя, тем самым выполняя операцию отображения при придании зрителю чувства гораздо меньшей неестественности. Тем не менее, если область одинакового размера должна экранироваться, однослойная непрозрачная часть 17' должна использовать экранирующий слой 17c с большей шириной Wc, чем многослойная непрозрачная часть 17, как можно легко видеть посредством сравнения фиг.9 с фиг.8(a).
Иначе говоря, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 этого предпочтительного варианта осуществления минимальные требуемые ширины первого и второго экранирующих слоев 17a и 17b (т.е. ширины Wa и Wb, показанные на фиг.2(a)), чтобы исключать чувство неестественности в максимально возможной степени, могут уменьшаться. Это обусловлено тем, что первый и второй экранирующие слои 17a и 17b, которые помещены поверх друг друга вдоль нормали к экрану дисплея с заранее определенным зазором G между ними, могут экранировать взаимно различные области (которые, тем не менее, могут естественно перекрываться друг с другом в некоторых случаях), когда зритель просматривает под углом. Как результат, может быть минимизировано снижение оптического коэффициента пропускания в прямом направлении просмотра, и более яркое отображение реализуется. В дальнейшем в этом документе подробнее описывается то, как эффективно снижение оптического коэффициента пропускания может быть минимизировано посредством многослойной непрозрачной части 17.
Фиг.10 и 11 показывают результаты моделирований, которые выполнены, чтобы получать распределение коэффициента пропускания в пикселах в состоянии отображения белого изображения на жидкокристаллическом дисплейном устройстве 500 без непрозрачных частей вообще, жидкокристаллическом дисплейном устройстве 600 с однослойной непрозрачной частью 17' и жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 с многослойной непрозрачной частью 17. В частности, фиг.10(a), 10(b) и 10(c) показывают распределения коэффициента пропускания, которые получены, когда зритель просматривает прямо. С другой стороны, фиг.11(a), 11(b) и 11(c) показывают распределения коэффициента пропускания, которые получены, когда зритель просматривает под углом (т.е. если угол просмотра наклоняется к направлению трех часов, представленному посредством азимутального угла в нуль градусов).
В этом случае пикселы, которые использованы для того, чтобы проводить моделирования, имеют шаги 25,5×76,5 мкм, которые являются достаточно большими, чтобы изготавливать ЖК-дисплей класса VGA в 2-3 дюйма. Что касается пикселного электрода 12 с шаблоном "рыбная кость", его стволовые части 12a имеют толщину (т.е. ширину горизонтально и вертикально идущих линейных частей 12a1 и 12a2) в 2,5 мкм, предусмотрено четыре ответвляющиеся части 12b в расчете на жидкокристаллическую область, соответствующую любому из четырех жидкокристаллических доменов, и ответвляющиеся части 12b имеют ширину L в 2,5 мкм и промежуток S в 2,5 мкм. Каждый из экранирующих слоев 17a, 17b и 17c имеет ширину в 1,5 мкм.
Как показано на фиг.10(a), когда зритель просматривает прямо жидкокристаллическое дисплейное устройство 500 без непрозрачных частей, четыре жидкокристаллических домена имеют практически однородное состояние отображения белого изображения, и граница раздела между этими жидкокристаллическими доменами явно видна как пересекающиеся черные линии параллельно осям поглощающей способности поляризаторов, которые размещены как две скрещенные призмы Николя. Следовательно, можно видеть то, что 4D структура конкретно сформирована, и что почти все молекулы 30a жидких кристаллов в рамках каждого жидкокристаллического домена ориентируются в своей заранее определенной ориентации направителя (т.е. чтобы задавать угол в 45 градусов относительно осей поляризации поляризаторов). Кроме того, поскольку непрозрачные части не предоставлены для границы раздела между жидкокристаллическими доменами жидкокристаллического дисплейного устройства 500, жидкокристаллический домен не экранируется, в частности, даже когда зритель просматривает под углом. Как результат, соответствующие части жидкокристаллических доменов, которые способствуют выполнению операции отображения, имеют практически одинаковые площади, как показано на фиг.11(a).
Между тем, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 600 с однослойной непрозрачной частью 17' и в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 с многослойной непрозрачной частью 17, когда зритель прямо просматривает одно из них, граница раздела между жидкокристаллическими доменами экранирована с помощью непрозрачной части 17' или 17, как показано на фиг.10(b) и 10(c), соответственно. С другой стороны, когда зритель просматривает одно из них под углом, непрозрачная часть 17' или 17 избирательно экранирует два из четырех жидкокристаллических доменов справа, как показано на фиг.11(b) и 11(c), соответственно. Тем не менее, как можно легко видеть посредством сравнения фиг.11(b) и 11(c) друг с другом, многослойная непрозрачная часть 17 экранирует бóльшую область, чем однослойная непрозрачная часть 17'.
Как можно видеть, при условии, что экранирующие слои имеют одинаковую ширину, многослойная непрозрачная часть 17 может экранировать бóльшую область, чем однослойная непрозрачная часть 17'. Таким образом, при условии, что многослойная непрозрачная часть 17 и однослойная непрозрачная часть 17' экранируют области одинакового размера от входящего света для зрителя, который просматривает ЖК-дисплей под углом, соответствующие ширины Wa и Wb экранирующих слоев 17a и 17b, которые формируют многослойную непрозрачную часть 17, меньше ширины Wc одного экранирующего слоя 17c однослойной непрозрачной части 17'. Следовательно, жидкокристаллическое дисплейное устройство 100 этого предпочтительного варианта осуществления может выполнять операцию отображения практически без придания зрителю чувства какой-либо неестественности и с минимизированным снижением оптического коэффициента пропускания.
Фиг.12 показывает оптические коэффициенты пропускания, которые измерены в прямом направлении просмотра в четырех различных случаях, (1) когда непрозрачные части не предоставлены вообще, (2) когда однослойная непрозрачная часть 17', включающая в себя экранирующий слой 17c с шириной 1,5 мкм, предоставлена, (3) когда однослойная непрозрачная часть 17', включающая в себя экранирующий слой 17c с шириной 3,0 мкм, предоставлена, и (4) когда многослойная (т.е. двухслойная) непрозрачная часть 17, включающая в себя экранирующие слои 17a и 17b с шириной 1,5 мкм, предоставлена. Фиг.13(a)-13(d) показывают соответствующие распределения коэффициента пропускания в пикселах в состоянии отображения белого изображения согласно соответствующим случаям (1)-(4).
Как можно видеть из фиг.13(a), граница раздела между несколькими жидкокристаллическими областями R предположительно распознается как темные линии с начала и практически не способствует выполнению операции отображения. Именно поэтому, как можно видеть из фиг.12, 13(b) и 13(d), оптический коэффициент пропускания практически не понижается в случаях (2) и (4), когда экранирующие слои имеют небольшую ширину. С другой стороны, как можно видеть из фиг.12 и 13(c), оптический коэффициент пропускания понижается значительно в случае (3), когда экранирующий слой имеет существенную ширину.
Фиг.14 показывает зависимость от полутонов нормализованного сигнала яркости в прямом направлении просмотра и в направлении просмотра под углом в 45 градусов (который задан, в комбинации, посредством угла наклона 45 градусов относительно нормали к экрану дисплея и азимутального угла в нуль градусов). При использовании в данном документе нормализованный сигнал яркости получается посредством нормализации сигнала яркости в каждом направлении с сигналом яркости в этом направлении в ответ на то, что приложенное напряжение белого изображения (т.е. наивысшее полутоновое напряжение) предположительно равно единице. Как можно видеть из фиг.14, кривая, представляющая нормализованный сигнал яркости в прямом направлении просмотра, отличается от кривых, представляющих нормализованные сигналы яркости в направлении просмотра под углом в 45 градусов. Это означает, что характеристика γ на экране дисплея варьируется в зависимости от того, просматривает зритель прямо или под углом. По-прежнему можно видеть то, что увеличение сигнала яркости в полутонах является меньшим в случаях (2) и (4), когда непрозрачная часть предоставлена, чем в случае (1), когда непрозрачные части не предоставлены вообще. Также можно видеть, что даже когда экранирующие слои имеют идентичную ширину, увеличение сигнала яркости является еще меньшим в случае (4), когда многослойная непрозрачная часть 17 использована, чем в случае (2), когда однослойная непрозрачная часть 17' использована. Хотя не показано на фиг.14, если ширина экранирующего слоя увеличена, как в случае (3), характеристика угла просмотра, сравнимая с характеристикой случая (4), должна быть реализована. В этом случае, тем не менее, оптический коэффициент пропускания в прямом направлении просмотра должен понижаться значительно.
Как описано выше, в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100 этого предпочтительного варианта осуществления, многослойная непрозрачная часть 17 размещается на границе раздела между несколькими жидкокристаллическими областями R, тем самым выполняя операцию отображения при придании зрителю чувства гораздо меньшей неестественности с минимизированным снижением оптического коэффициента пропускания. Компоновка, ширина, форма и другие параметры первого и второго экранирующих слоев 17a и 17b, которые формируют непрозрачную часть 17, не ограничены компоновкой, шириной, формой и другими параметрами, приспособленными в предпочтительном варианте осуществления, описанном выше, а могут быть определены надлежащим образом согласно техническим требованиям жидкокристаллического дисплейного устройства и требуемому оптическому коэффициенту пропускания или характеристики отображения.
В примере, проиллюстрированном на фиг.2, первый экранирующий слой 17a предположительно размещается на прозрачной подложке 11, а второй экранирующий слой 17b предположительно размещается на пикселном электроде 12. Тем не менее, первый и второй экранирующие слои 17a и 17b должны размещаться только так, чтобы перекрываться друг с другом с заранее определенным зазором G между ними при просмотре вдоль нормали к экрану дисплея. Другими словами, эти экранирующие слои 17a и 17b могут размещаться на любых других уровнях в рамках многослойной структуры TFT-подложки 100a. Например, второй экранирующий слой 17b может размещаться под пикселным электродом 12, а не над этим электродом 12.
Первый и второй экранирующие слои 17a и 17b могут быть изготовлены из экранирующего материала, такого как материал с металлическими свойствами, к примеру алюминий или смола, включающий в себя краситель, и могут формироваться на любых стадиях в ходе процесса изготовления TFT-подложки 100a. Если первый и второй экранирующие слои 17a и 17b изготовлены из такой же пленки, что и непрозрачные элементы (такие как линии шины затвора и истока), первоначально включенные в TFT-подложку 100a, то нет необходимости выполнять какие-либо дополнительные технологические операции формирования первого и второго экранирующих слоев 17a и 17b.
Следует отметить, что непрозрачная часть 17 не должна иметь двухслойную структуру, которая приспосабливается в предпочтительном варианте осуществления, описанном выше. Необязательно, непрозрачная часть 17 также может иметь трехслойную структуру, включающую в себя не только первый и второй экранирующие слои 17a и 17b, но также и третий экранирующий слой.
Ширины Wa и Wb первого и второго экранирующих слоев 17a и 17b и их зазор G должны быть определены только согласно толщине жидкокристаллического слоя 30 и размеру жидкокристаллической области R так, что жидкокристаллическая область R может эффективно экранироваться. В частности, ширины Wa и Wb первого и второго экранирующих слоев 17a и 17b предпочтительно ненамного превышают ширину границы раздела между жидкокристаллическими доменами (т.е. области, которые должны распознаваться как темные линии в состоянии отображения белого изображения), чтобы минимизировать снижение коэффициента пропускания в прямом направлении просмотра. Более конкретно, эти ширины Wa и Wb должны быть определены так, что когда непрозрачная часть 17 предоставляется, оптический коэффициент пропускания в прямом направлении просмотра понижается не более чем на 10% по сравнению со случаем, когда непрозрачные части 17 не предоставляются вообще, и могут составлять, например, 3 мкм или менее.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления, описанном выше, 4D структура предположительно формируется посредством пикселного электрода 12 с шаблоном "рыбная кость". Тем не менее, настоящее изобретение никоим образом не ограничено этим конкретным предпочтительным вариантом осуществления. Многодоменная структура также может формироваться любым из различных известных способов. Например, несколько жидкокристаллических доменов также могут быть сформированы посредством использования различных структур управления ориентацией (включающих в себя разрезы и/или выступы, как раскрыто в патентном документе номер 1) в любой комбинации в обычном MVA-режиме.
Необязательно, несколько доменов также могут быть сформированы посредством обработки оптической ориентации (процесса оптической ориентации), которая раскрыта, например, в публикациях выложенных патентных заявок (Япония) номер 2-277025 и 4-303827. Обработка оптической ориентации - это технология для формирования силы сцепления посредством облучения ориентирующей пленки, которая изготовлена из соединения с фотохимически активной функциональной группой, поляризованным ультрафиолетовым лучом и получения анизотропной химической реакции, сформированной посредством молекул в ориентирующей пленке. Согласно недавно созданным способам ориентирующая пленка иногда облучается неполяризованным ультрафиолетовым лучом вместо поляризованного ультрафиолетового луча. Такая ориентирующая пленка, которая получает силу сцепления через обработку оптической ориентации, иногда называется "оптической ориентирующей пленкой". Альтернативно, несколько доменов также могут быть сформированы посредством использования наноструктурного шаблона, который может формироваться, например, посредством так называемого "процесса нанополирования", который использует атомно-силовой микроскоп (AFM).
Поскольку несколько доменов могут быть сформированы любым из различных способов, как описано выше, граница раздела между жидкокристаллическими доменами, которые должны быть сформированы в ответ на приложенное напряжение, не должна иметь пересекающуюся форму, как показано на фиг.13(a). Именно поэтому форма непрозрачной части 17 (т.е. форма первого и второго экранирующих слоев 17a и 17b при просмотре вдоль нормали к экрану дисплея) не должна быть поперечной, как показано на фиг.1. Например, если выступы и/или разрезы с зигзагообразным шаблоном, как раскрыто в патентном документе номер 1, используются, то непрозрачная часть 17 также может иметь соответствующую зигзагообразную форму.
Кроме того, в предпочтительных вариантах осуществления, описанных выше, непрозрачная часть 17 предположительно предоставляется только для TFT-подложки 100a. Согласно способу формирования нескольких доменов, тем не менее, непрозрачная часть(и) может предоставляться только для подложки 100b с противоэлектродами или как для TFT-подложки 100a, так и для подложки 100b с противоэлектродами.
Фиг.15(a) и 15(b) иллюстрируют жидкокристаллическое дисплейное устройство 100A в качестве другого конкретного предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения. Это жидкокристаллическое дисплейное устройство 100A включает в себя непрозрачную часть 27 на подложке 100b с противоэлектродами, которая существенно отличается от жидкокристаллического дисплейного устройства 100, показанного на фиг.2.
Непрозрачная часть 27 на подложке 100b с противоэлектродами также размещается на границе раздела между несколькими жидкокристаллическими областями R. Когда напряжение прикладывается к жидкокристаллическому слою 30, молекулы 30a жидких кристаллов рядом с границей раздела между жидкокристаллическими областями R наклоняются при повороте одного из концов, который находится ближе к подложке с непрозрачной частью 27 (т.е. подложка 100b с противоэлектродами в этом случае), от границы раздела, как можно видеть из фиг.15(b). Непрозрачная часть 27 также включает в себя первый экранирующий слой 27a и второй экранирующий слой 27b, который перекрывается с первым экранирующим слоем 27a с заранее определенным зазором между ними. Другими словами, непрозрачная часть 27 состоит из двух экранирующих слоев 27a и 27b, которые перекрываются друг с другом при просмотре вдоль нормали к экрану дисплея.
Такая непрозрачная часть 27 избирательно экранирует одну из двух смежных жидкокристаллических областей R, в которых молекулы 30a жидких кристаллов должны ориентироваться в направлении от зрителя (и в которых величина задержки относительно входящего под углом света должно увеличиваться почти монотонно с повышением напряжения), от входящего света, когда зритель должен просматривать экран под углом (т.е. под углом относительно нормали к экрану дисплея).
Фиг.16 схематично иллюстрирует области, которые должны экранироваться от входящего света посредством непрозрачной части 27, когда жидкокристаллическое дисплейное устройство 100A просматривается из наклонных направлений V2 и V3 просмотра. Когда устройство 100A просматривается из наклонного направления V2 просмотра, как показано на фиг.16 (a), непрозрачная часть 27 избирательно экранирует жидкокристаллическую область R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя (т.е. жидкокристаллическую область R слева). Аналогично, когда устройство 100A просматривается из другого наклонного направления V3 просмотра, как показано на фиг.16 (b), непрозрачная часть 27 также избирательно экранирует жидкокристаллическую область R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя (т.е. жидкокристаллическую область R справа). Следовательно, характеристика отображения в наклонном направлении просмотра может быть ближе к характеристике в прямом направлении просмотра, тем самым придавая зрителю чувство намного меньшей неестественности.
Кроме того, непрозрачная часть 27 жидкокристаллического дисплейного устройства 100A включает в себя первый экранирующий слой 27a и второй экранирующий слой 27b, который перекрывается с первым экранирующим слоем 27a, с заранее определенным зазором между ними. Следовательно, оптический коэффициент пропускания в прямом направлении просмотра должен понижаться намного менее значительно.
Даже когда непрозрачная часть 17 предоставляется для TFT-подложки 100a в жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100, описанном выше, непрозрачная часть 27 предоставляется для подложки 100b с противоэлектродами в этом жидкокристаллическом дисплейном устройстве 100A. В любом случае эти жидкокристаллические дисплейные устройства 100 и 100A могут избирательно экранировать жидкокристаллическую область R, в которой молекулы 30a жидких кристаллов ориентируются в направлении от зрителя.
Относительно того, для какой из двух подложек непрозрачная часть, которая перекрывается с границей раздела между несколькими жидкокристаллическими областями R, должна предоставляться, может быть определено посредством определения того, к какой из двух подложек 100a и 100b имеют один из своих концов, находящийся ближе, молекулы 30a жидких кристаллов, которые теперь находятся рядом, но близки к наклону и повороту от границы раздела. Другими словами, непрозрачная часть может предоставляться так, что когда напряжение прикладывается, молекулы 30a жидких кристаллов рядом с границей раздела наклоняются при повороте одного из концов, который находится ближе к подложке с непрозрачной частью, от границы раздела.
В частности, если молекулы 30a жидких кристаллов, которые теперь находятся рядом, но близки к наклону и повороту от границы раздела, имеют один из концов, находящийся ближе к TFT-подложке 100a, то непрозрачная часть может предоставляться для TFT-подложки 100a. С другой стороны, если молекулы 30a жидких кристаллов, которые теперь находятся рядом, но близки к наклону и повороту от границы раздела, имеют один из концов, находящийся ближе к подложке 100b с противоэлектродами, то непрозрачная часть может предоставляться для подложки 100b с противоэлектродами. Именно поэтому, если два типа границ раздела, описанных выше, включены в каждый пиксел, непрозрачные части могут предоставляться для обеих из TFT-подложки 100a и подложки 100b с противоэлектродами.
Фиг.17 иллюстрирует жидкокристаллическое дисплейное устройство 100B в качестве еще одного другого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения. Жидкокристаллическое дисплейное устройство 100B включает в себя не только непрозрачную часть 17 на TFT-подложке 100a, но также и непрозрачную часть 27 на подложке 100b с противоэлектродами.
Как можно видеть из фиг.17, когда напряжение прикладывается к жидкокристаллическому слою 30, молекулы 30a жидких кристаллов рядом с границей раздела поверх непрозрачной части 17 на TFT-подложке 100a (т.е. границей раздела слева по фиг.17) наклоняются при повороте одного из концов, который находится ближе к TFT-подложке 100a, от границы раздела. С другой стороны, молекулы 30a жидких кристаллов рядом с границей раздела поверх непрозрачной части 27 на подложке 100b с противоэлектродами (т.е. границей раздела справа по фиг.17) наклоняются при повороте одного из концов, который находится ближе к подложке 100b с противоэлектродами, от границы раздела. Таким образом, каждая из этих непрозрачных частей 17 и 27 может избирательно экранировать жидкокристаллические области R, при этом молекулы 30a жидких кристаллов должны ориентироваться в направлении от зрителя, входящего света, когда зритель должен просматривать экран под углом. Следовательно, характеристика отображения в наклонном направлении просмотра может быть ближе к характеристике в прямом направлении просмотра, тем самым придавая зрителю чувство намного меньшей неестественности. Вдобавок ко всему, поскольку обе непрозрачные части 17 и 27 этого жидкокристаллического дисплейного устройства 100B имеют многослойную структуру, снижение оптического коэффициента пропускания в прямом направлении просмотра также может быть минимизировано.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение эффективно применимо, в общем, к любому жидкокристаллическому дисплейному устройству многодоменного типа со слоем вертикальной ориентации. В частности, жидкокристаллическое дисплейное устройство настоящего изобретения может использоваться эффективно как дисплей для любого из различных видов электронных устройств, включающих в себя сотовые телефоны, PDA, дорожные компьютеры, мониторы и телевизоры.