[发明专利]水平电场类型的液晶显示

说明书

本申请基于申请日为1996年5月1日的日本专利申请HE1-8-110705，在此参考引用它的全部内容。

本发明涉及一种液晶显示元件及其制造，具体来说，涉及一种液晶显示元件及其制造，其液晶分子的排列(或取向)方向是由一个平行于基片表面的水平电场所控制的。

TN(扭曲的向列)型液晶元件和STN(超扭曲的向列)型液晶元件目前用于液晶显示器件。这些TN型液晶元件均采用这样一种显示模式，其取向方向在沿液晶盒的厚度方向(垂直于基片表面)施加垂直方向的电场时，自沿水平方向上设置的液晶分子的状态改变到沿预定方向提升的(向上倾斜的)分子状态。一个液晶元件的使用者采用这样的显示模式观察液晶分子的前半部分或后半部分取决于显示屏的观察方向(角度)。因此，沿不同的观察方向滞后有很大变化，所以观察角度特性不好，例如低对比度和颜色有变化。

为了提高性能，提出了液晶分子的取向通过水平方向电场(平行于基片表面)而非垂直方向电场控制的方法。

这些方法中的一个已被公开，例如，在由M.oh-e，M.Ohta，S.Aratani，和K，Kondo在1995年的IDRC会议记录(Asia Display)的第577页上发表的“使用平面内转接模式的电光学行为的原理和特性”，及由M.Ohta，M.Oh-e和K.Kondo在1991年的IDRC会议记录(Asia Display)的707页上发表的论文，这里参考引用了它们。

根据在前一个文件中披露的方法，如图2B所示，液晶12的取向通过对在基片11的一侧上设置的一对电极13施加水平方向上的电场E而改变。在图2A中表示的液晶分子的单轴向排列状态中由偏振片14进入盒体的线性偏振光通过液晶层进入分析器15。因为分析器15的偏振方向和通过盒体的线性偏振光的方向是垂直的，所以盒体处于一个光拦截状态。

如果施加了一个水平方向电场E，在液晶盒的厚度方向上的中间部位的液晶分子的取向全改变。与基片接触的液晶分子由于基片的强大的取向力而很少会改变它们的取向。在施加了水平方向电场E时，取向由(未施加水平电场的)如图2A所示的状态(即液晶分子12在整个厚度的方向上沿单轴的方向排列)改变到如施加水平电场后的状态(即液晶分子12沿深度方向在盒体的中部扭曲)。

在图2B所示的液晶驱向状态中，由起偏器14进入盒体并且通过液晶层的线性偏振以光变为椭圆形的偏振光。与分析器15的偏振方向符合的光可通过，盒体成为透光状态。

使用如图2A和2B所示的水平电场驱动方法时，可显示出是有很宽观测角度特性的图象，然而，采用这种显示模式时，透光率随施加的电压变化的光锐程度很差，因此希望在使用这种模式时要用有源元件，如TFT。

有一种所谓的磨擦方法，即使用棉布或类似物沿一个方向磨擦中间有液晶层的玻璃基片的方法，被广泛用作为液晶分子可靠地形成一个排列或取向结构的方法，上述文件中公开的水平电场驱动方式的液晶盒的基片也同样要经过磨擦。

磨擦可提供机械磨擦力，并且这种磨擦力可产生静电。如果基片在其表面上有由金属线和有源元件如TFT(薄膜晶体管)和MIM(金属绝缘体金属)并且磨擦基片时，磨擦产生的静电荷会损坏这些元件或金属线并且会降低电学特性。

由诸如TFT和MIM的元件形成的基片表面是很不规则的，并且难于得到均匀的取向过程。

更进一步的是垂直电场驱动方法与水平电场驱动方法不同，水平电场驱动方法不需要使液晶分子预倾斜。而且，在无需预倾斜的情况下就可得到较高对比度的显示。然而，可靠的取向过程如磨擦通常会使液晶分子预倾斜。为了在无预倾斜情况下实施磨擦需要采用一种特殊的取向膜材料。

进而，水平电场驱动方式还会导致比一般TN型液晶显示元件相对较高的驱动电压(约7V)及较慢的响应。    

本发明的目的是提供一种水平电场驱动类型的液晶显示元件及其制造方法，它能够消除磨擦过程中元件的损坏和断裂，可在低电压下操作，并且具有优异的观测角特性和响应特性。

根据本发明的一个方面，所提供的液晶显示元件包括：一对互相面对的基片；一个夹在两个基片间的液晶层；对液晶层施加电场的装置，电场与这对基片的基片表面基本上平行；以及，一种取向结构，即与液晶层接触的一对基片中的一个的界面不经受可靠的取向过程，而与液晶层接触的一对基片中的另一个基片的界面经受可靠的取向过程，其中，液晶层的液晶分子的取向状态在平行于这对基片的两个方向之间变化。