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具有行/列反向驱动器的有源矩阵液晶显示器和由此的电子装置
    本申请是申请号为02108087.9申请案的分案申请。

    【技术领域】

    本发明涉及液晶显示器，具体地，用于在电子装置例如彩色图象投影仪中使用的有源矩阵液晶显示器，该显示器具有行反向驱动和列反向驱动操作。

    背景技术

    通常地，投影型(称为液晶显示器投影仪)的液晶显示器采用有源矩阵液晶显示器作为它们的液晶光阀，该光阀用作光调制器。有源矩阵液晶显示器包含有源矩阵基片和它的相对的具有公共电极的基片，该有源矩阵基片上构造了信号线、电极和用于像素的开关元件，其中相互相对地设置这些基片并由规定的缝隙通过密封材料相互分离。在有源矩阵液晶显示器的基片之间的这种缝隙中保存液晶。在显示器的规定的显示区域上设置大量的“像素电极”，并且它们分别由数据线和扫描线包围。因此，在显示屏上以矩阵形式设置像素电极。

    最近用于有源矩阵液晶显示器的主流技术称为“扭曲向列”(Twisted Nematic)(简称为“TN”)模式。这是因为TN模式的液晶显示器提供高亮度、高对比度和相对高速的响应，同时可以利用相对低的电压驱动并易于控制其灰度。也就是，TN模式的液晶显示器在现在显示器的各种基本特性间达到了较好的平衡。TN模式使用规定的结构，其中在有源矩阵基片和它的相对地基片之间以它们的长轴方向扭曲液晶分子。一般地讲，扭曲向列型液晶显示器(或“TNLCD”)采用一种液晶，在没有电场下该液晶的扭曲向列分子排列在螺旋轴上将极化光子扭曲至90°。

    通过基片的表面情况调节用于排列液晶分子的排列方向。也就是，因为液晶分子相对于排列方向具有某种程度的自由度，所以通过简单地平行液晶显示屏的表面排列它们，并不能使所有的液晶分子都排列为规定的方向。用于确保液晶分子按特殊方向排列的一种方法是通过提供具有按特殊方向引导排列的覆盖材料的基片的表面或沟道完全控制它们使其按长轴方向排列。具体地，覆盖有聚酰亚胺树脂的基片的表面具有特定的取向以在其上形成取向薄膜。通过按特定的方向延伸形成划痕可以在取向薄膜的表面上进一步增强取向。此外，在取向工序中还提供有几种方法以将特定的取向提供到在基片的表面上形成的取向薄膜。例如，所谓的摩擦法用绕在轴上的布摩擦取向膜，或者倾斜淀积(或倾斜蒸发)方法用于以倾斜方向淀积无机材料形成取向薄膜。

    将进行与有源矩阵液晶显示器的典型实施例有关的更具体的描述，该显示器采用薄膜晶体管(称为，“TFT”)作为像素的开关元件。那就是，有源矩阵液晶显示器由用于制造扫描线、数据线、像素电极和薄膜晶体管的有源矩阵基片和它的具有公共电极的相对的基片组成，其中在这些相互相对地设置并通过密封材料相互隔离的基片之间的缝隙中严密地保存液晶层。

    在有源矩阵基片直接面向液晶层的主表面上，大量的数据线和扫描线以网格图形相互交叉地与薄膜晶体管相连接，以致靠近每个数据线和每个扫描线之间的交叉点上设置每个薄膜晶体管。此外，像素电极通过各自的薄膜晶体管连接到数据线和扫描线。一个像素限定为一个区，该区包含每个像素的一个像素电极以及它相应的数据线、扫描线和薄膜晶体管。因此，有源矩阵液晶显示器就能通过激活以矩阵形式排列的各自的像素显示点的图象。

    在不加电方式(或断电方式)下电压未加到衬底之间，促使液晶分子按规定取向排列的取向膜分别形成在夹有液晶层的有源矩阵衬底和与其相对的衬底表面。传统地，取向薄膜由取向的高分子材料如聚酰亚胺组成，以致广泛地使用有机取向薄膜，该薄膜的表面经过摩擦处理。在摩擦工艺中，规定的摩擦布按确定的方向摩擦薄膜的表面。

    在有源矩阵基片中，形成数据线、扫描线、和薄膜晶体管的区比形成像素电极的区具有更多的层。也就是，比像素的中心部分在高度上有所增加包含数据线、扫描线、和薄膜晶体管的像素的外围部分。这导致在有源矩阵基片上在像素的外围部分和中心部分之间形成高度差。

    最近，通过降低像素的尺寸制造具有非常小的结构的液晶显示器。在取向薄膜的摩擦工艺中，摩擦布不能在有源矩阵基片上的不同的和它们的相邻的区形成良好的接触。因此，很难在取向薄膜的整个表面区上完全地实行摩擦工艺。

    如果在与边界区对应的邻近的区域中的像素外围部分和中间部分的差别使摩擦工艺进行得不完全，就会在取向薄膜的这些区域中产生缺陷。在不加电方式中，在临近前述的边界区域内的取向薄膜将无法有效地使液晶分子规则排列。这会引起取向失效，其中液晶分子由于各种原因在取向中变得不稳定。那就是，在像素的外围部分和中心部分之间的边缘区域处引起发生称为“反向倾斜区”(reverse tiltdomain)(即，其中液晶分子在建立或倾斜中具有不同的方向)。这会导致显示失效，如光的泄漏。

    在倾斜淀积方法中，由于不同的遮蔽，沿着像素的外围部分不能完全地实行淀积。由于这个原因，当制造具有非常小结构的显示器时，可以导致取向不完全的区域显著地增加，其中相对于有源矩阵基片的表面上形成的取向薄膜这些区域的取向工艺进行得不完全。在与像素的外围部分基本上对应的取向不完全的区域中，液晶分子并未完全按规定的取向进行调整，因此由于各种原因使它们在取向中变得不稳定。简短地说，有源矩阵液晶显示器的基片必须承受取向失效状态。这会引起称为旋错(disclination)，即，相对于像素的外围部分和中心部分的区域，液晶分子的取向方向不同的区域。因此，显示失效如光的泄漏就在前述区域的边界发生。

    常规地，考虑到液晶材料的寿命(或工作寿命)，有源矩阵液晶显示器使用称为“帧反向驱动”(frame inversion drive)，以提供极性反向用于施加到液晶的与每帧有关的图象信号。通过采用帧反向驱动，可以提高液晶材料的寿命。然而，由于在屏上的相邻像素之间冲击将引起闪烁(光或图象的波动)，这使显示的质量降低。作为解决发生在显示屏上的闪烁，可以采用称为“列反向驱动”和“行反向驱动”  的不同类型的显示驱动技术。那就是，列反向驱动在每个相邻的数据线之间提供极性反向的图象信号，行反向驱动在每个相邻的扫描线之间提供极性反向的图象信号。

    通过使基片表面平坦或平面化可以解决前述的取向失效，因此允许在像素的任何部分完全实行取向工艺。特别是，提供下列方法用于使基片表面平坦或平面化是可能的。

    (i)在基片的表面上形成的沟道中嵌入信号线。

    (ii)在基片上布线信号线之后，在具有高度平坦化的绝缘膜中嵌入它们。

    (iii)通过采用化学机械抛光(简称为“CMP”)使绝缘膜平坦或平面化。

    即使通过基片的平面化解决了取向失效，由于在像素的外围部分处前述的旋错，前述的行反向驱动和列反向驱动会引起显示失效。这是因为在行反向驱动和列反向驱动中，具有不同极性的图象信号分别提供到相邻的像素，以致横向电场出现在有源矩阵基片的相邻像素电极之间，此外垂直电场出现在有源矩阵基片的像素电极和相对基片的公共电极之间，其中垂直电场直接作用驱动液晶。在横向电场的影响下，会扰乱排列中的液晶分子。

    【发明内容】

    本发明的目的是提供液晶显示器，使用行反向驱动和/或列反向驱动，该显示器能减少显示失效，该失效是由于出现在基片上的相邻的像素电极之间的横向电场引起的旋错造成的。

    本发明的有源矩阵液晶显示器基本上由制造信号线和像素电极的有源矩阵、具有正电子各向异性的液晶和具有公共电极的相对基片组成。在有源矩阵基片和相对基片之间保存液晶，两基片相互相对地设置。在有源矩阵基片上，设置有按规定方向排列的像素电极的第一组并提供第一极性的图象信号，像素电极的第二组分别与像素电极的第一组相邻排列并提供第二极性的图象信号。在不加电方式下，位于靠近有源矩阵基片的液晶分子最初按第一取向方向(Ra)排列，该排列方式中它们的长轴方向与像素电极的第一和第二组的排列方向平行。或者，它们以这种方式取向，即它们的长轴与像素电极的第一和第二组的排列方向交叉。在这种情况下，它们以这种方式扭曲，在平面图中，在该方式下它们的长轴从有源矩阵基片延伸到相对基片并与有源矩阵基片上的像素电极的第一和第二组交叉。此外，位于靠近相对基片的液晶分子最初按垂直交叉第一取向方向的第二取向方向(Rb)排列。

    在本发明的有源矩阵液晶显示器中，采用倾斜淀积使无机材料如氧化硅在有源矩阵基片的表面上形成无机取向薄膜，同时在相对基片的表面上形成由取向性聚酰亚胺的高分子组成的无机取向薄膜。实行一次倾斜淀积形成一种类型的柱状结构，其中设置并在有源矩阵基片上按特殊的方向倾斜。另外，多次实施倾斜淀积以提供向不同方向倾斜的混合的支柱结构。因此，即使有源矩阵基片在高度上具有许多不同，可以形成无机取向薄膜而不采用需要摩擦工艺的有机取向薄膜，该摩擦工艺导致不完全取向。因此，摩擦工艺只对相对衬底的有机取向薄膜实施。取向薄膜分别将不同的预倾斜角度提供在有源矩阵基片和相对基片上的液晶分子上。即，位于有源矩阵基片附近的液晶分子被赋予到第一预倾斜角度，优选范围为3°-30°，该角度大于位于相对衬底附近的液晶分子被赋予的第二预倾斜角度。

    前述的取向可靠地降低了横向电场的影响，该电场产生在加电方式下相应于行反向驱动引起不希望的液晶分子的运动，具体地，位于相邻的像素电极之间靠近有源矩阵基片的液晶分子被充电到不同的电位。因此，可以降低由于横向电场引起的旋错的发生，从而降低显示失效。

    【附图说明】

    本发明的这些和其它目的、方面、和实施例将参照下列附图进行更加详细的说明，其中：

    图1A是显示与传统结构的有源矩阵液晶显示器的基片的取向方向有关的像素电极的直角排列的简图；

    图1B是显示根据本发明的第一基本结构的有源矩阵液晶显示器的基片的取向方向有关的像素电极的直角排列的简图；

    图1C是显示根据本发明的第二基本结构的有源矩阵液晶显示器的基片的取向方向有关的像素电极的直角排列的简图；

    图2是有源矩阵液晶显示器的剖面图，其中通过在公共电极和像素电极之间提供规定的电压产生垂直电场和横向电场；

    图3A是显示横向电场对液晶分子的影响的图，该电场由图1A中所示的传统结构中的垂直电场强制建立的该液晶分子；

    图3B是显示横向电场对液晶分子的影响的图，该电场由图1B中所示的本发明的第一基本结构中的垂直电场强制建立的；

    图4A是显示根据本发明的第三基本结构的与有源矩阵液晶显示器的基片的取向方向有关的像素电极的直角排列简图；

    图4B是显示根据本发明的第四基本结构的与有源矩阵液晶显示器的基片的取向方向有关的像素电极的直角排列简图；

    图5是显示根据本发明的第一实施例的用于像素的等效电路的电路图，该电路按矩阵形式设置以在有源矩阵液晶显示器中提供像素电极、开关元件、和信号线；

    图6是显示本发明的第一实施例的有源矩阵液晶显示器的像素的结构和设置的局部平面图；

    图7是沿图6的A-A`线的剖面图；

    图8是沿图6的B-B`线的剖面图；

    图9A示出基片上形成的取向薄膜赋予的取向方向组合的实施例；

    图9B示出基片上形成的取向薄膜赋予的取向方向组合的另一个实施例；

    图9C示出基片上形成的取向薄膜赋予的取向方向组合的又一个实施例；

    图9D示出基片上形成的取向薄膜赋予的取向方向组合的第四实施例；

    图10是显示在平面化工艺的条件下的第一实施例的液晶显示器的结构的示例的剖面图；

    图11是显示在平面化工艺的条件下的第一实施例的液晶显示器的结构的另一个示例的剖面图；

    图12A示出相对于实施例1的上和下基片赋予的取向方向组合的简图；

    图12B示出相对于现有技术2的上和下基片赋予的取向方向组合的简图；

    图12C示出相对于现有技术1的上和下基片赋予的取向方向组合的简图；

    图12D示出相对于实施例2的上和下基片赋予的取向方向组合的简图；

    图13A示出用于穿过液晶传输的预倾斜角为3°的光的透光度的模拟结果；

    图13B示出用于穿过液晶传输的预倾斜角为15°的光的透光度的模拟结果；

    图13C示出TN模式的液晶显示器的模型的剖面图，其中液晶保存在上和下基片之间；

    图14是用于显示有关TFT阵列基片实现倾斜淀积的不同方向的简化透视图；

    图15是显示第二实施例的液晶显示器的模型的剖面图，其中电场的产生对应于线反向驱动；

    图16示出采用液晶光阀的液晶显示器投影仪的简要结构；

    图17是显示采用液晶显示器的蜂窝电话的外观透视图；

    图18是显示采用液晶显示器的手表的外观透视图；以及

    图19是显示采用液晶显示器的个人计算机的正视图。

    【具体实施方式】

    将参照附图利用实施例更加详细地描述本发明。

    在具体描述本发明的实施例之前，将参照不同的附图描述本发明的液晶显示器的基本结构和操作。

    通过研究和实验确定由于液晶显示器的行和列反向驱动中的旋错是导致显示失效的原因，可得出结论，在有源矩阵基片上产生的横向电场的方向和初始条件(或不加电方式)下液晶分子的取向方向之间的关系与旋错的出现有极大的关系。顺便提及，液晶分子的取向方向可以限定为在液晶显示器的基片上进行取向工艺的取向方向。将参照不同的附图描述其细节。

    图1A、1B、和1C显示在有源矩阵基片上产生的横向电场的方向和液晶分子的取向方向之间的关系简图。具体地，图1A示出关于传统结构的它们之间的关系；图1B示出关于本发明的第一基本结构的液晶显示器的它们之间的关系；以及图1C示出关于本发明的第二基本结构的液晶显示器的它们之间的关系。所有的图1A至1C示出每个由矩形框表示的四个像素电极。此图中，当负极性电位(-)提供到下侧中的两个像素电极100b时，正极性电位(+)提供到上侧中的两个像素电极100a。因此横向电场方向向上。

    在图1A-1C中，实线箭头“Ra”表示赋予有源矩阵基片的取向方向。根据水平方向的扫描线创作这些图；因此，根据“水平”扫描线排列取向方向Ra。此外，通过实线箭头表示每个取向方向Ra，该取向方向根据水平扫描线的反时针方向旋转测定的确定角度“θ”。在图1A所示的传统结构的情况下，有源矩阵基片的取向方向Ra从水平扫描线反时针方向旋转90°。在图1B所示的本发明的第一基本结构的情况下，取向方向Ra不从水平扫描线的反时针方向旋转；因此，θ设置为0°。在图1C所示的本发明的第二基本结构的情况下，取向方向Ra从水平扫描线反时针方向旋转135°。根据TN模式的有源矩阵液晶显示器创作所有这些图，其中还画出虚线箭头“Rb”表示相对基片的取向方向。相对基片的取向方向Rb还由有源矩阵基片的取向方向Ra反时针方向再旋转90°。

    图2示出当分别在公共电极101与像素电极100a和100b之间施加某一电压时产生的电场的简图。正电位施加到像素电极100a；负电位施加到像素电极100b；地电位施加到公共电极101。在有源矩阵基片102和它的相对基片之间设置液晶层103。在实际制造的有源矩阵液晶显示器产品中，规定的基本上按前述的电位之间的关系建立的“有效”电位分别施加到公共电极101、像素电极100a和100b。在图2所示的电场中，画出虚构的线和曲线表示局部的电场，即垂直和横向电场。在区域的左边，产生方向从像素电极100a到公共电极101的垂直电场。在区域的右边，产生方向从公共电极101到像素电极100b的中心的垂直电场。在液晶层103的位于靠近有源矩阵基片102的某些区域中，在像素电极100a和像素电极100b的外围部分中产生从像素电极100a到像素电极100b的方向的横向电场。

    前述的垂直和横向电场对液晶分子产生特定的影响，其影响将根据图1B中所示的本发明的第一基本结构进行描述。在图1A中所示的传统结构的情况下，有源矩阵基片102的取向方向位于平行横向电场的方向，该方向从正电荷的像素电极100a指向负电荷的像素电极100b。此图中，取向方向Ra相应于不加电方式下的每个液晶分子的长轴方向。图3A示出由于垂直电场(或纵向电场)“EV”和横向电场(或横向电场)“EL”对液晶分子110a的影响。在不加电方式下，假定液晶分子110a没有赋予预倾斜，则液晶分子110a(见图3A中的虚线)平行于基片表面；因此，它的长轴指向平行于横向电场的方向。

    当在公共电极和像素电极之间施加规定的电压时，在垂直电场的影响下液晶分子110a(见图3A中的实线标记)集结，以致它的长轴按反时针方向旋转并且沿垂直电场EV方向停留。此时，横向电场EL对位于靠近像素电极的中心的液晶分子110a基本上没有影响。那就是，液晶分子基本上沿垂直电场EV的方向集结。然而，横向电场对位于像素电极的外围附近的其它液晶分子有一些影响。在像素电极的外围部分的附近，尽管强制液晶分子沿垂直电场EV的方向集结，但却由于横向电场EL的影响不能完全沿垂直电场EV的方向集结。那就是，在像素电极的外围部分周围的液晶分子朝向横向电场EL的方向倾斜。此图中，倾斜度依据在垂直电场和横向电场之间的力的平衡。上述现象可以导致隔离区，其中液晶分子关于像素电极的中心和外围部分的取向不同。这在传统的结构中会引起导致显示失效的“旋错”。

    与传统结构相比，本发明(见图1B)的第一基本结构设置取向方向基本上垂直于横向电场。图3B示出在不加电方式下液晶分子110b(见虚线标记)最初位于平行于基片表面，并且它的长轴指向垂直于横向电场EL的三维方向。

    当在公共电极和像素电极之间施加规定的电压时，液晶分子110b(见图3B中的实线标记)被强制沿垂直电场EV的方向集结。此图中，横向电场EL基本上不对位于靠近像素电极的中心的液晶分子110b施加影响；因此，液晶分子基本上沿垂直电场EV的方向集结。尽管在本发明的第一基本结构中，横向电场EL可以对位于像素电极的外围部分的周围的其它液晶分子施加小的影响。然而，可以说横向电场EL对在本发明的第一基本结构中与传统结构相比的液晶分子在它们的运动中施加的影响非常小。

    在图1A所示的传统结构中，其中取向方向Ra位于平行于横向电场EL的方向，尽管最初位于平行基片表面的液晶分子110a由于垂直电场EV的影响被强制集结，横向电场EL可以强迫液晶分子110a在它的初始位置向前或向后运动。简短地讲，传统结构具有液晶分子110a容易受横向电场EL影响的缺点。相对于传统结构，按这种方法设计的本发明的第一基本结构，其取向方向Ra设置为平行于横向电场EL的方向。这表示为当初始位于平行于基片表面的液晶分子110b被强制沿垂直于基片表面的方向集结时，液晶分子110b的集结运动的方向与横向电场EL的方向垂直交叉。那就是，液晶分子110b几乎不受横向电场EL的影响。因此，与传统结构相比较，在本发明的第一基本结构中降低旋错出现的几率是可能的。其结果，降低由于旋错引起的显示失效的发生的几率是可能的。

    关于图1C中所示的本发明的第二基本结构可以部分重复前述的本发明的第一基本结构能降低旋错的发生的原因。在本发明的第二基本结构的情况下，位于靠近有源矩阵基片的液晶分子的长轴方向相对于电极的排列方向倾斜，该电极被充分地分配到单独的电极形成区，即在从有源矩阵基片到它的相对基片的方向中形成的第一电极组区和第二电极组区。那就是，排列液晶分子以致它们的长轴方向在第一电极组区和第二电极组区之间扭曲。与本发明的第一基本结构一样，因为在液晶的中间层的液晶分子的取向方向和横向电场的方向之间的直角关系，所以与传统结构比较，在本发明的第二基本结构中的这些区中的液晶分子几乎不受横向电场影响。而且，在本发明的第二基本结构中降低旋错的发生是可能的。

    上述是用于本发明的工作原理的定性的描述。我们，发明者，已经进行了关于有源矩阵液晶显示器的透射因数(或透光度)的通过改变它们的取向方向的各种实验和模拟。而且，我们实质上已经确信并获得了本发明的第一和第二基本结构在有源矩阵液晶显示器中的旋错的区的明显的减少的结果。将在此后描述详细的模拟结果。

    此外，优选预倾斜赋予位于靠近有源矩阵基片的液晶分子。优选地，设置预倾斜角度在规定范围3°-30°中。在已有的传统液晶显示器中预倾斜角度设置为从1°-3°的范围。通过进一步提高预倾斜角度，液晶分子将几乎不会受横向电场的影响；因此，进一步降低旋错的发生是可能的。然而，如果预倾斜角度超过30°，显示器的透光度在白色显示模式下就降低；换句话说，显示器的屏幕将变黑。

    具体地说，提供了用于提高预倾斜角度并在从3°-30°中的所需范围调节它的方法的各种类型。作为优于在预倾斜角度的控制中的方法的例子，提供倾斜淀积是可能的，该倾斜淀积用于在有源矩阵基片上形成作为取向薄膜的无机材料薄膜。通过调节倾斜淀积的角度，充分地控制预倾斜角度是可能的。在用于提高预倾斜角度的有效的方法的另一个例子中，当在基片的平面内改变淀积方向多次实行倾斜淀积，以致形成相应于无机材料的混合的柱型结构的非取向薄膜是可能的。此图中，柱型结构包含向一个方向倾斜的柱型结构和向另一个方向倾斜的另一个柱型结构。

    如上所述，本发明能可靠地降低由于在有源矩阵基片上的相邻像素电极之间作用的横向电场引起的旋错的发生。当抛光并平坦有源矩阵基片的关于第一和第二电极组区和形成用于驱动电极的信号线的其它区的表面时，降低取向薄膜的形成中的取向失效的发生是可能的。因此，明显地降低显示失效的发生是可能的。

    顺便提及，前述的第一和第二基本结构设计用于TN(例如，扭曲向列)模式的有源矩阵液晶显示器，该显示区包含它的扭曲向列分子具有90°的扭曲角度的液晶分子。当然，第一和第二基本结构不必限定于TN模式；因此，它们可以应用于液晶显示器的任何其它模式。

    下面，将参照图4A和4B描述本发明的其它基本结构，其中与图1B和1C中所示的前述结构一样，有源矩阵基片提供第一电极组区和第二电极组区，该第一电极组区用于提供有相同极性的图象信号的线性排列的电极，该第二电极组区用于提供有相反极性的图象信号的线性排列的电极。电极的第一和第二组相互相邻地排列。这种有源矩阵液晶显示器优越，因为它能进一步降低在加电方式下特别是在行反向驱动和列反向驱动下产生的横向电场的影响。

    在图4A中所示的本发明的第三基本结构中定位方向与在加电方式下产生的横向电场EL的方向相比较，定位方向Ra反时针旋转大约90°，其赋予到在非加电方式下的位于靠近有源矩阵衬底的液晶分子。因此，降低赋予到加电方式下横向电场EL对液晶分子的影响是可能的。那就是，降低由于横向电场EL引起的旋错的发生是可能的。

    图4A和4B中所示的结构与前述的图1B和1C中所示的结构相同；因此，将省略对它的详细描述。

    第一实施例

    下面，将详细的描述根据本发明的第一实施例的有源矩阵液晶显示器。

    第一实施例的有源矩阵液晶显示器为TN模式，将参照图5-8进行描述。

    图5示出用于像素的开关元件(即，薄膜晶体管)、信号线、和其它电子元件的等效电路，在有源矩阵液晶显示器的屏上(或显示区)以矩阵形式设置该像素。图6是显示在TFT阵列基片(即，有源矩阵基片)上形成的数据线、扫描线和像素电极组成的相邻像素的平面图。图7是沿图6的A-A`线的剖面图，以及图8是沿图6的B-B`线的剖面图。

    在比例上适当地改变或调整图6-8的插图是为了清楚地显示在视觉上可辨认的尺寸和形状中的层和部件。

    在图5中所示的本实施例的有源矩阵液晶显示器的规定的显示区上以矩阵形式设置的每个像素由像素电极9和薄膜晶体管(简称为“TFT”)组成，该晶体管是用于像素电极9的开关元件。此外，垂直布线传输图象信号的数据线6a并电连接到薄膜晶体管30的源极。因此，分别布线与多个像素电极9连接的多个数据线6a，多个数据线6a提供有图象信号S1、S2、…、Sn。这些图象信号以它们的数字排序顺序提供到数据线6a。或者，将数据线6a分成每个与相邻像素相对应的多组；因此，图象信号就提供到与每个组有关的数据线6a。水平布线传输扫描信号的扫描线3a并将其电连接到薄膜晶体管30的栅极。因此，分别布线与多个像素电极9连接的多个扫描线3a，多个扫描线3a提供有扫描信号G1、G2、…、Gm。以规定的定时产生的脉冲组成的这些扫描信号以它们的数字排序顺序提供到数扫描线3a。而且，像素电极9电连接到薄膜晶体管30的漏极，该晶体管用于确定时间周期开启。通过顺序开启薄膜晶体管30，顺序提供到数据线6a上的图象信号S1、S2、…、Sn就通过像素电极9以规定的定时分别被写入到液晶。

    上述中，每个具有规定电平的图象信号S1、S2、…、Sn利用像素电极9写入到液晶并以确定的时间周期保持在像素电极9和公共电极之间，这将在此后进行描述。由于施加其上的电压电平使液晶在分子聚集的取向和组织中发生变化，能产生光调制显示出灰度。在“常规白模式”的情况下，例如，入射光随施加的电压相应的透光值减少。在称为“常规黑模式”的情况下，例如，入射光随施加的电压相应的透光值增加。因此液晶显示器输出具有响应于图象信号的规定的恒定的光。为了避免在液晶中保存的图象信号的立即减弱，附加提供与液晶的电容并联的累积电容70，该累积电容位于像素电极9和公共电极之间。

    图6示出在本实施例的液晶显示器的TFT阵列基片上由行和列构成的矩阵形式排列的多个“透明”像素电极9，该像素电极的轮廓通过虚线9A表示。沿着像素电极9的边缘，当水平布线扫描线3a和电容线3b时垂直布线数据线6a。具体地，数据线6a、扫描线3a和像素电极9设置与半导体层1a连接，该半导体层由例如多晶硅组成。也就是，数据线6a通过接触孔5电连接到半导体层1a的源区；像素电极9通过接触孔8电连接到半导体层1a的漏区。此外，相对于半导体层1a的沟道区(见图6中的阴影部分)设置扫描线3a。因此，相对于沟道区直接设置的扫描线3a的规定部分作为栅电极。用于半导体层1a的材料不必限定为多晶硅；因此，采用其它材料是可能的，材料之一例如是单晶硅的叠层。

    电容线3b由两个区即第一和第二区组成。平面图中电容线3b的第一区是基本上沿扫描线3a直线延伸的线形部分。平面图中电容线3b的第二区是从电容线3b和数据线6a的交叉点沿数据线6a向上突出(即，朝向它的相邻的上一行的像素)的凸起部分。设置第一光屏蔽或遮蔽薄膜(见水平延伸的阴影部分，简称为第一屏遮蔽膜)11a并分别沿扫描线3a水平延伸。第一屏蔽膜11a的每一个设置在覆盖薄膜晶体管30的规定区，包含TFT阵列基片的半导体层1a的沟道区。具体地，第一屏蔽膜11a由线形部分和凸出部分的两个区组成。相对于电容线3b设置第一屏蔽膜11a的线形部分并沿扫描线3a直线延伸。第一屏蔽膜11a的凸出部分沿在平面图中的数据线6a从数据线6a和第一屏蔽膜11a之间的交叉点朝下凸出(即，朝向它的相邻的下一行的像素)。用于每行像素的第一屏蔽膜11a的“朝下”凸出部分的顶端与用于像素的在数据线6a之下的下一行的电容线3b的“朝上”凸出部分的顶端重叠。在这种重叠区，放置接触孔13以提供第一屏蔽膜11a和电容线3b之间的相互电连接。那就是，第一屏蔽膜11a通过接触孔13电连接到用于像素的下一行的电容线3b。

    参照图7，将给出关于本实施例的液晶显示器的剖面结构(A-A`)的描述，该显示区具有“透明的”TFT阵列基片10和相对基片20。当相对基片20由例如石英、硅石、或玻璃组成时，TFT阵列基片10由例如石英、硅石、或硬玻璃组成。TFT阵列基片10具有像素电极9，该电极是由例如氧化铟锡(简称“ITO”)组成的透明导电薄膜。相邻于TFT阵列基片10上的像素电极9设置薄膜晶体管(TFT)30，并且它作为用于像素电极9的开关控制的开关元件。薄膜晶体管30具有所谓的轻掺杂漏(LDD)结构，该晶体管提供扫描线3a、半导体层1a的沟道区1a`、用于使扫描线3a和半导体层1a绝缘的绝缘薄膜2、数据线6a、以及半导体层1a的低浓度的源区1b、低浓度的漏区1c、高浓度的源区1d、高浓度的漏区1e，通过由扫描线3a产生的电场形成半导体层1a的沟道。

    在TFT阵列基片10上的绝缘膜2之上形成第二层间绝缘膜4以包含扫描线3a和电容线3b。在第二层间绝缘膜4中形成接触孔5以用数据线6a与高浓度的源区1d连通，并且形成接触孔8以用像素电极9与高浓度的漏区1e连通。那就是，数据线6a通过穿通第二层间绝缘膜4的接触孔5电连接到高浓度的源区1d。此外，在数据线6a和第二层间绝缘膜4之上形成第三层间绝缘膜7。同样形成与高浓度的漏区1e连通的接触孔8以穿通第三层间绝缘膜7。那就是，高浓度的漏区1e通过分别穿通第二层间绝缘膜4和第三层间绝缘膜7的接触孔8电连接到像素电极9。顺便提及，可以利用铝薄膜或多晶硅薄膜建立在像素电极9和高浓度的漏区1e之间的电连接，该铝薄膜形成用于数据线6a的相同的层，或多晶硅薄膜形成用于扫描线3a的相同的层。

    薄膜晶体管30优选地使用前述的LDD结构。使用补偿(offset)结构是可能的，其中杂质离子不注入到相应于低浓度的源区1b和低浓度的漏区1c的规定的区。或者，采用自对准型的薄膜晶体管是可能的，其中利用栅电极作为掩膜在自匹配方式下通过以高浓度的杂质离子的注入形成高浓度的源区和高浓度的漏区。

    本实施例使用薄膜晶体管的单栅结构，其中在源区和漏区之间只放置一个相应于扫描线3a部分的栅电极。当然，在源区和漏区之间放置两个或多个栅电极是可能的，其中相同的信号提供到两个栅电极。那就是，构成具有双栅(或两个栅)、三栅、或多个栅的薄膜晶体管是可能的。通过在源区和漏区之间放置两个或多个栅电极，防止发生在源区和漏区之间的沟道和交界部分的电流峰值是可能的。因此，降低流过关断的薄膜晶体管的电流是可能的。顺便提及，以这样一种方式即至少一个栅电极使用LDD结构或补偿结构改变薄膜晶体管是可能的。

    如图7和8中所示，作为栅绝缘膜的绝缘薄膜2从规定的位置相对于栅电极延伸并作为介质膜，该栅电极相应于扫描线3a的一部分。半导体层延伸以形成第一累积电容电极1f。此外，相对于前述的介质膜和第一累积电容电极1f的电容线3b的一部分作为第二累积电容电极。因此，累积电容70由介质膜、第一累积电容电极1f、和第二累积电容电极构成。具体地，在数据线6a和扫描线3a之下延伸的半导体层1a的高浓度的漏区1e，以致相对于电容线3b的一部分放置它的延伸部分，其沿数据线6a和扫描线3a延伸通过绝缘薄膜2作为第一累积电容电极1f。当作为累积电容70的介质的绝缘薄膜2具有小的厚度和高压力电阻时，具体地，当绝缘薄膜2与薄膜晶体管30的栅绝缘膜匹配时，该栅绝缘膜通过高温氧化形成在多晶硅薄膜上，就能形成具有相对小的区和大电容的累积电容70。

    如图7中所示，在确定的位置形成第一屏蔽膜11a，该位置实现在TFT阵列基片10的表面上形成的薄膜晶体管30的形成。此外，在第一屏蔽膜11a和多个薄膜晶体管30之间设置第一层间绝缘膜(或绝缘层)12。第一层间绝缘膜12提供半导体层1a与第一屏蔽膜11a的绝缘，该半导体层形成薄膜晶体管30的一部分。在TFT阵列基片10的整个表面区域上形成第一层间绝缘膜12。为了消除在高度上的第一屏蔽膜11a的图形的不同，通过表面抛光实施平面化工艺。这种平面化工艺对共同碾压单晶硅是重要的。第一层间绝缘膜12由例如完全绝缘的玻璃、氧化硅薄膜或氮化硅薄膜组成。第一层间绝缘膜12可以预先防止第一屏蔽膜11a对薄膜晶体管的污染。

    相互电连接的第一屏蔽膜11a和电容线3b连接到恒定电源(未示出)；因此，第一屏蔽膜11a和电容线3b设置为恒定电位。因此，尽管相对于第一屏蔽膜11a设置薄膜晶体管30，它将不会受到第一屏蔽膜11a的电位变化的严重影响。此外，电容线3b能可靠地作为用于累积电容70的第二累积电容电极运行。作为恒定电源，采用负或正电源、地电源、和恒定电源是可能的，该负或正电源用于提供到驱动液晶显示器的外围电路(即，扫描线驱动电路、数据线驱动电路等)的电源，该恒定电源用于提供到公共电极的恒定电位。通过采用前述的用于外围电路等的电源，以恒定电位设置第一屏蔽膜11a和电容线3b是可能的，而不用提供专用的电位线和外围输入端。

    在图7中，相对于第一累积电容电极1f通过电容线3b的相对侧面中的第一层间绝缘膜12设置第一屏蔽膜11a，该电容线作为第二累积电容电极，使它作为累积电容70(见它的右边)的第三累积电容电极。因为第一屏蔽膜11a作为第三累积电容电极，所以进一步提供累积电容70的附加的累积电容是可能的。本实施例在第一累积电容电极1f的两侧处提供双累积电容结构，从而更进一步增加了累积电容70。

    如图6和7中所示，TFT阵列基片10提供第一屏蔽膜11a，其通过接触孔13电连接到电容线3b，布线该电容线用于像素的设置中的前面的行或后面的行。与前述的结构相比较，其中第一屏蔽膜11a只与下一行的像素的电容线连接，降低特定区和其它区之间的不同是可能的，其中沿每个像素的开口区域的边缘数据线6a与电容线3b和第一屏蔽膜11a形成重叠。那就是，本实施例能显著地降低沿像素的开口区域的边缘形成的差异。因此，降低由差异引起的液晶显示器的旋错(或取向失效)的发生是可能的。换句话说，扩大与每个像素有关的开口区是可能的。在规定的位置处开设接触孔13，该规定的位置是在第一屏蔽膜11a的从它的线形部分凸出的凸出部分中。一旦更靠近边缘设置接触孔13的开口，压力就容易地从边缘减低以致几乎不形成裂缝。

    因为在薄膜晶体管30之下提供的第一屏蔽膜11a，有效地防止返回的光(或背光)从在半导体层1a的沟道区1a`以及它的LDD结构区也就是，低浓度的源区1b和低浓度的漏区1c上入射是可能的。因为设计本实施例以便第一屏蔽膜11a连接到布线用于像素的它前面和后面的相邻行的电容线3b，提供用于将恒定电位施加到与像素的最上或最下行的第一屏蔽膜11a的电容线是必须的。由于这个原因，通过与显示区的屏上设置的像素的行的总数或垂直设置的像素的总数比较，电容线的总数增加了一条。

    相对基片20提供第二屏蔽膜23，在TFT阵列基片上除了每个像素的开口区、相对于前述的形成数据线6a、扫描线3a和薄膜晶体管30的区形成并设置该第二屏蔽膜。此外，第二屏蔽膜23完全被公共电极21覆盖，该公共电极形成在相对基片20的整个表面。相似于形成在TFT阵列基片10上的前述的像素电极9，通过由ITO等组成的透明导电薄膜制造公共电极21。由于第二屏蔽膜23的提供，防止入射光从相对基片20进入到半导体层1a的沟道区1a`、低浓度的源区1b、和低浓度的漏区1c是可能的。为了提高显示区的对比度，或为了提供彩色滤色片功能，第二屏蔽膜23提供用于避免彩色的混合的所谓的“黑矩阵”作用。

    当在相对基片20的公共电极21之下形成取向薄膜42时，在TFT阵列基片10上的像素电极9和第三层间绝缘膜7之上形成取向薄膜36。两取向薄膜36和42由例如SiO或由聚酰亚胺合成的树脂薄膜组成的无机薄膜制成。此外，由正电介质各向异性的晶体组成的液晶严密地保持在基片10和20之间。因为本实施例实现TN模式，所以以这种方式实现规定的取向工艺，即取向薄膜36和42在它们的取向方向上扭转90°的扭曲角度。图6示出取向薄膜36和42之间的取向之间的规定关系。那就是，TFT阵列基片10的取向薄膜36具有角度为0°的取向方向“Ra”(见虚线箭头)，使其取向由左沿扫描线3a的延伸方向指向右。相反，相对基片20的取向薄膜42具有角度90°的取向方向Rb(见虚线箭头)，以致它的取向从下沿数据线6a的方向延伸指向上。

    作为取向工艺，相应于取向薄膜的类型使用不同的方法是可能的。在由例如SiO组成的取向薄膜的情况下，实施倾斜淀积形成SiO薄膜以致通过适当选择基片的平面之内的淀积方向可以控制取向薄膜的取向方向，换句话说，通过适当地选择从淀积源到基片运动的原子的取向范围。在由聚酰亚胺组成的取向薄膜的情况下，可以将摩擦方法用于取向工艺以致通过适当地选择摩擦方向可以控制取向薄膜的取向方向，其中通过摩擦布摩擦聚酰亚胺薄膜。

    本实施例的液晶显示器设计为执行行反向驱动。在图6中，像素电极9以这种方式划分为两组，即沿一个扫描线3a设置的水平邻接的像素电极选择为第一电极组，而沿一个扫描线3a设置的水平邻接的并且还与沿数据线6a的第一电极组的像素电极相邻其它像素电极选择为第二电极组。提供到像素电极的图象信号的极性相应于每一帧交替地变化。那就是，在某一帧中，例如，当正(+)极性的图象信号施加到第一电极组的像素电极时，负(-)极性的图象信号就施加到第二电极组的像素电极。在下一帧中，极性变化，以致当正极性的图象信号施加到第二电极组的像素电极时，负极性的图象信号就施加到第一电极组的像素电极。简而言之，不同极性的图象信号分别施加到垂直临接的像素电极，该像素电极沿数据线6a设置并且分别属于第一和第二电极组。

    本实施例的液晶显示器提供液晶分子的取向方向和施加到驱动的像素电极9的图象信号的极性之间的规定关系，如图1B所示。那就是，在电源开启模式中产生的横向电场的方向在近似于直角与赋予TFT阵列基片10的取向方向交叉。因此，如前述的参照图1B中所示的本发明的第一基本结构，横向电场的有效的方向以近似于直角与液晶分子的运动方向交叉，该运动方向从水平横向状态(即，与基片表面的平行状态)到垂直竖立状态；因此，液晶分子几乎不受横向电场的影响。因此，与传统的液晶显示器比较，本实施例的液晶显示器中降低旋错的发生是可能的。其结果，降低由于旋错引起的显示失效的发生是可能的。

    在传统的液晶显示器中，在不加电方式下液晶分子的“初始”的预倾斜角度设置为从1°到3°的确定的范围。当然，本实施例的液晶显示器可以采用这种小范围的液晶分子的预倾斜角度。然而，当较大的从3°到30°的大约范围的预倾斜角度赋予液晶分子时，可以说，液晶分子将几乎不受横向电场的影响；因此，进一步降低旋错的发生是可能的。因此，为了进一步提高显示质量的目的，优选赋予较大的预倾斜角度给液晶分子。当预倾斜角度大于30°时，在白显示模式下透光度减少以致显示将变黑。因此，不希望预倾斜角度增加超过30°。

    提供不同的方法用于增加预倾斜角度是可能的，与传统的范围比较该角度从3°到30°的大的范围。更好地控制预倾斜角度的一种方法是倾斜淀积方法，其中实施倾斜淀积形成在TFT阵列基片10上的无机材料薄膜，该薄膜作为前述的取向薄膜36。在这种方法中，通过调整淀积角度控制预倾斜角度是可能的，该淀积角度由在基片表面上实施倾斜淀积(形成)。为了有效地增加预倾斜角度，可能在基片的平面内必须多次实施倾斜淀积同时改变它的淀积方向。那就是，多次实施倾斜淀积以形成取向薄膜，该薄膜相应于以一个方向倾斜的无机材料的混合的柱型结构和以另一个方向倾斜的无机材料的另一个柱型结构。

    在本实施例中，实施与在TFT阵列基片10上形成的取向薄膜36有关的角度为0°的取向工艺，并且实施与在相对基片20上形成的取向薄膜42有关的角度为90°的另一个取向工艺。当然，本发明不必限定这种取向方向的组合；因此，使用其它取向方向的组合是可能的，这将参照图9A-9D进行描述。那就是，图9A示出在TFT阵列基片10的取向薄膜36上实施角度为180°的取向工艺，并且在相对基片20的取向薄膜42上实施角度为90°的取向工艺。取向方向不必限定为像素电极9的矩阵设置中的垂直和水平方向。那就是，提供与像素电极9的排列方向有关的45°角是可能的，该像素电极提供有相同极性的图象信号。图9B示出在对于TFT阵列基片10的取向薄膜36上实施角度为45°的取向工艺，以及在对于相对基片20的取向薄膜42上实施角度为315°的取向工艺。图9C示出在对于TFT阵列基片10的取向薄膜36上实施角度为225°的取向工艺，以及在对于相对基片20的取向薄膜42上实施角度为135°的取向工艺。图9D示出在对于TFT阵列基片10的取向薄膜36上实施角度为315°的取向工艺，以及在对于相对基片20的取向薄膜42上实施角度为45°的取向工艺。通过改变分别赋予TFT阵列基片10和相对基片20的取向薄膜36和42的取向方向的组合，适当地设置用于液晶显示器的使用者的清晰的观察方向是可能的。顺便提及，在TFT阵列基片10和相对基片20之间设置的液晶分子以规定的方向扭曲，该方向在平面图中为顺时针或反时针方向。

    因为本实施例设计为TN模式的液晶显示器，所以液晶分子的扭曲角度设置为90°。当然，本发明不必限定为TN模式，因此液晶分子的扭曲角度不必限定为90°。如果液晶分子的扭曲角度设置为非90°的某一角度，那么提供比前述的取向方向的组合更多的用于取向方向的不同的其它组合是可能的。然而，在这种情况下，它必须满足下述条件(1)或(2)。

    (1)应当沿具有第一和第二电极组的像素电极9的排列方向确定赋予TFT阵列基片10的取向方向，该电极组的每一个提供有相同极性的图象信号。

    (2)用于TFT阵列基片10的取向薄膜36的取向以及用于相对基片20的取向薄膜42的取向之一应当指向第一电极组区，此时另一个应当指向第二电极组区。

    顺便提及，本发明采用这种直角或它的半角作为用于取向角度的基础，该取向角度例如可以设置为0°、45°和90°。然而，本发明允许一定范围的误差或裕量相应于前述的取向角度的±5°的偏差。那是因为在实际的制造液晶显示器中，由于基片叠置的取向偏差(具体地，基片平面在其旋转方向上的取向偏差)以及由于摩擦和倾斜淀积等取向工艺造成的角度偏差可以估计取向角的变化在5°以内。

    本实施例描述具有行反向驱动操作的液晶显示器，其中不同极性的图象信号分别提供到水平设置的像素电极的相邻行(或一行)。当然，本发明适用于具有列反向驱动操作的其它液晶显示器。与行反向驱动器相比，列反向驱动将横向电场和取向的方向旋转了90°。因此，本实施例可以容易地进行改动以适应列反向驱动，其中获得与反向驱动的相同行的操作和效果是可能的。

    在本实施例中，在像素电极9的外围部分处形成数据线6a、扫描线3a、和电容线3b，外围部分与中心部分相比高度增加，以致图8中所示的在中心部分和外围部分之间形成高度差。尽管本实施例能有效地降低由于横向电场的旋错的发生，但是存在由于在高度差处的取向失效发生旋错的可能性。通过针对中心部分和形成数据线(即，6a和3a)和电容线3b的外围部分对基片表面进行平面化工艺，可以降低在取向工艺中的取向失效的发生。因此，可以进一步降低旋错的发生。

    将参照图10和11详细地描述平面化工艺。在图10中，在透明基片上进行蚀刻工艺以致在数据线6a和电容线3b的预先形成采用的在规定的外围区域形成具有规定深度的沟道10a。即通过在沟道10a中嵌入数据线6a和电容线3b，使基片表面(即，取向薄膜36的表面)基本上平坦是可能的。或者，在图11中，覆盖数据线6a和电容线3b的第三层间绝缘膜7制得较厚，此后，采用CMP方法抛光第三层间绝缘膜7的表面以至平坦；因此，使基片表面(即，取向薄膜36的表面)平坦是可能的。顺便提及，可以使用另一种方法实现图11中所示的相同结构。那就是，采用硼磷硅玻璃(简称为“BPSG”)形成第三层间绝缘膜7，此后，在BPSG上实施加热工序以回流，因而使第三层间绝缘膜7的表面平坦。或者，可以采用具有高度流动性的“旋涂玻璃”(SOG)材料形成第三层间绝缘膜7，以致基片表面可以变得更平坦。在层间绝缘膜上实施平面化工艺是有必要的，该层间绝缘膜不必限定为第三层间绝缘膜7。那就是，可以在第二层间绝缘膜4上实施平面化工艺。或者，在多层层间绝缘膜上实施平面化工艺是可能的。

    为了证明本实施例的效果，当相对于在基片上产生的横向电场的方向改变它们的取向方向时，对液晶的透光度进行各种模拟。将在以下描述模拟的结果。

    采用图13C中所示的TN模式的液晶显示器的模型进行液晶的透光度的模拟，其中在下基片60和上基片62之间保存液晶50。当在上基片62之下设置公共电极63时，在下基片60上设置两者具有平坦表面的像素电极61a和61b。通过当将负电位(-)提供到像素电极61b时、将正电位(+)提供到像素电极61a进行模拟。那就是，采用图13C的模型进行与图12A-12D中所示的四种情况的模拟。在规定的位置或尺寸进行模拟，即像素电极61a和61b之间的距离间隔为1μm、单元缝隙为3μm，提供到液晶50的有效电压为5V。

    图12A-12D示出取向方向的不同组合，其中参考符号“Ra”表示赋予下基片60的取向方向，“Rb”表示赋予上基片62的取向方向。即，图12A示出“实施例1”，其中Ra为0°，Rb为90°；图12B示出“现有技术2”，其中Ra为45°，Rb为135°；图12C示出“现有技术1”，其中Ra为90°，Rb为180°；图12D示出“实施例2”，其中Ra为135°，Rb为225°。

    在图13A和13B中示出模拟结果。具体地，图13A示出与赋予液晶分子的3°的预倾斜角度有关的模拟结果，图13B示出与赋予液晶分子的15°的预倾斜角度有关的模拟结果。图13A和13B中的水平轴表示在水平方向中从规定的初始处偏移的位置[μm]，该初始处相应于相邻的像素电极61a和61b之间的间隔的中心点，此时垂直轴表示穿过液晶50的光的透光度[％]。顺便提及，产生出图13A和13B的模拟结果与“黑”显示相关；因此，透光度的峰值区域表明旋错的发生。因此，可以从图13A和13B的图表中读出光的峰值，该光的峰值发生在相应于透光度的峰值区域的位置处。

    图13A中示出的与3°的预倾斜角度有关的模拟结果，现有技术1提供它的宽度范围为±2.2μm的透光度的峰值，而实施例1提供它的总宽度范围只有±0.8μm的透光度的峰值。此外，现有技术2提供它的总宽度范围为±2.5μm的透光度的峰值，当实施例2提供它的总宽度范围只有±2.0μm的透光度的峰值。图13A示出与现有技术1和现有技术2相比较，两实施例1和实施例2中显著地减少透光度的峰值宽度。这说明在与现有技术比较的实施例中可以显著地减少旋错的区域。在图13B中示出了相似的模拟结果，其中预倾斜角度设置为15°。

    与在图13A和13B中所示的实施例1的峰值之间相比，可以说与3°的预倾斜角度比较，15°的预倾斜角度提供了较小的峰值宽度。那就是，通过增加赋予液晶分子的预倾斜角度，减少旋错的区域是可能的，这可以通过图13A和13B之间的比较证明。

    第二实施例

    下面，将描述根据本发明的第二实施例的有源矩阵液晶显示器。第二实施例的液晶显示器构成相似于前述的图5-8中所示的第一实施例；因此，将省略完全相同的描述。

    在第二实施例(见图7)中，TFT阵列基片10的最上层表面对应于覆盖第三绝缘膜7的规定的区域的像素电极9的表面以及第三绝缘膜7的未被像素电极9的层覆盖的表面。在TFT阵列基片10的最上层表面上，通过倾斜淀积方法采用无机材料例如氧化硅形成无机取向薄膜36。无机取向薄膜36由至少一类柱型结构组成，其中设置柱并在特定的方向倾斜。此外，在覆盖有公共电极21的相对基片20的最下层表面形成由取向的聚酰亚胺高分子组成的有机取向薄膜42。在有机取向薄膜42的表面上实施摩擦工艺，通过摩擦布在确定的方向中摩擦该有机取向薄膜。具有正电介质各向异性的液晶50保持在TFT阵列基片10和相对基片20之间，具体地，在取向薄膜36和42之间。

    图7示出在TFT阵列基片10形成相对大量的层，其中在像素电极9和有较大高度差的第三层间绝缘膜7上形成无机取向薄膜36。在图7中，参考数字81表示像素外围部分，其中在用于无机取向薄膜36的形成采用的底的表面上(即，像素电极9和第三层间绝缘膜7)形成数据线6a、扫描线3a、电容线3b、薄膜晶体管30、以及第一屏蔽膜11a，参考数字82表示像素中心部分，其中形成像素电极9并且其不包含电容线3b的区域。与像素中心部分82比较，在像素外围部分81中形成较大量的层。由于这个原因，在像素外围部分81和像素中心区部分82之间就形成相对大的高度差80。

    高度差80的高度的范围例如从大约200nm到1000nm。这种大的高度差80与无机取向薄膜36的范围例如从5nm到50nm的厚度比较不会被忽略。最近，当制造具有精细结构的液晶显示器时，降低像素之间的倾斜度并增加屏上的像素的总数是需要的。这就导致了高度差80与在TFT阵列基片10上的像素的总区域的比率的提高。

    如果在具有许多高度差的TFT阵列基片的表面上形成有机取向薄膜，当摩擦布不能与高度差80的相邻区接触时，摩擦工艺将失败。那就是，很困难在TFT阵列基片上形成的“有机”取向薄膜的整个表面区域之上完全地实施摩擦工艺。这就会导致取向失效和显示失效。

    本实施例消除了必须对具有许多高度差的TFT阵列基片10进行摩擦工艺。那就是，本实施例使用无机取向薄膜36，该取向薄膜与有机取向薄膜比较可以不受高度差80的影响生长。因此，制造没有缺陷的取向薄膜36是可能的。因此，降低由于取向薄膜的缺陷的显示失效的发生是可能的。

    如果仅仅通过倾斜淀积的单一步骤实现无机取向薄膜36的形成，底部的高度差(例如，80)可以产生相应于高度差和淀积方向的遮蔽。那就是，只有倾斜淀积的单一步骤会产生不完全的淀积区域，其中不完全淀积无机材料。因此，可以在取向薄膜上形成由于高度差的遮蔽的缺陷。

    为了避免不完全淀积，在平面图中，优选地在TFT阵列基片10上的多个方向进行倾斜淀积。尽管在底部和淀积方向上存在高度差，通过多次实施倾斜淀积，形成具有没有缺陷的无机取向薄膜36是可能的。因此，在不加电方式下降低由于取向薄膜的缺陷的旋错的发生是可能的。

    如上所述，本实施例提供多次倾斜淀积。例如，通过两次倾斜淀积形成无机取向薄膜36，将参照图14描述该过程。

    特别地，以相应于淀积角度θ₁淀积方向S_A实施第一次倾斜淀积，在TFT阵列基片10的表面之上形成该淀积角度θ₁；以相应于淀积角度θ₂淀积方向S_B实施第二次倾斜淀积，在TFT阵列基片10的表面之上形成该淀积角度θ₂，其中在它的平面图中的淀积方向S_B通过在TFT阵列基片10上的角度Φ从淀积方向S_A分开。因此，第二次倾斜淀积可靠地在不完全淀积区域淀积无机材料，该不完全淀积区域由于高度差的遮蔽产生在第一次倾斜淀积中。顺便提及，优选地增加比淀积角度θ₁更大的淀积角度θ₂。

    在第二次倾斜淀积中，在第一次中不完全实施倾斜淀积的高度差的相邻区域内淀积无机材料，以及在第一次中完全实施倾斜淀积的其它区域内淀积无机材料。当然，有可能第二次倾斜淀积可以产生相应于淀积方向S_B的高度差的另一个遮蔽。由于这个原因，通过两次倾斜淀积形成的无机取向薄膜36提供下列的三个区域。

    (i)第一区，包含仅由第一次倾斜淀积产生的柱型结构。

    (ii)第二区，包含仅由第二次倾斜淀积产生的柱型结构。

    (iii)第三区，包含分别由第一次和第二次倾斜淀积产生的混合柱型结构。

    在TFT阵列基片10的平面图中，提供有混合的多种类型的柱型结构，其可以在不同方向中倾斜。

    与TFT阵列基片10相比，相对基片20提供少量的层。那就是，公共电极20和第二屏蔽膜23仅设置在相对基片20和有机取向薄膜42之间。因此，在具有几乎没有高度差的底部(即，公共电极21)上形成有机取向薄膜42。因为相对基片20几乎没有高度差，完全在有机取向薄膜42的整个表面区域之上实施摩擦工艺是可能的。与无机取向薄膜36相比，以相对低的成本和优越的产品性能就可以制造有机取向薄膜42。因此，关于本实施例，显著地减少制造成本是可能的，与现有的产品相比在两个基片上形成无机取向薄膜，该实施例仅在TFT阵列基片10上形成无机取向薄膜36。此外，与现有的产品相比，在本实施例中避免生产率的不希望降低是可能的。

    下面，将给出分别在无机取向薄膜36和有机取向薄膜42上实施该取向工艺的描述。

    为了实现TN模式，本实施例的液晶显示器以这种方式设计，即实施取向工艺以致在无机取向薄膜36和有机取向薄膜42之间建立“扭曲”关系，两者的取向方向相差90°。图6示出实施取向工艺提供具有取向方向Ra无机取向薄膜36，该取向方向沿扫描线3a的延伸方向从左边指向右边，同时实施取向工艺提供具有取向方向Rb的有机取向薄膜42，该取向方向沿数据线6a的延伸方向从下指向上。

    此外，在不加电方式下实施取向工艺增加靠近TFT阵列基片10的液晶分子的预倾斜角度大于靠近相对基片20的液晶分子的预倾斜角度。那就是，以这种方式实施取向工艺，即在不加电方式下由无机取向薄膜36实现的预倾斜角度变得比由有机取向薄膜42实现的预倾斜角度更大。例如，特别地，优选地设置用于位于靠近TFT阵列基片10的液晶分子的预倾斜角度从3°至30°的范围，并且优选地调整用于位于靠近相对基片20的液晶分子的预倾斜角度从1°至3°的范围。当在不加电方式下用于位于靠近TFT阵列基片10的液晶分子的预倾斜角度超过30°时，透光度在白光显示模式下降低，其导致显示屏的不希望的变黑。

    通过控制为此的摩擦工艺的摩擦方向，可以在取向方向和预倾斜角度中控制有机取向薄膜42。

    相反，通过控制为此淀积的淀积方向，可以控制无机取向薄膜36的表面形状，以致可以为此获得所需的取向方向和所需的预倾斜角度。与赋予由取向的高分子组成的有机取向薄膜的预倾斜角度相比，倾斜淀积在稳定的方式下提供具有较高的预倾斜角度的无机取向薄膜。

    提供到无机取向薄膜36的取向方向和预倾斜角度取决于柱型结构的间距和尺寸。当通过仅有的一次倾斜淀积形成无机取向薄膜36时，它的取向方向和预倾斜角度基本上与其中产生的柱型结构的倾斜方向和倾斜角度相一致。相反，当通过多次倾斜淀积形成无机取向薄膜36时，它包含混合的多种类型的柱型结构；因此，提供的是无机取向薄膜36的取向方向和预倾斜角度的分布。然而，通常可以观察到，由第二次或随后的倾斜淀积产生的柱型结构填充了由第一次倾斜淀积产生的柱型结构之间的缝隙。因此，无机取向薄膜36提供平均的全部的取向方向和全部的预倾斜角度，基本上通过由第一次倾斜淀积造成的柱型结构的表面形状调整该取向方向和预倾斜角度。

    如上所述，本实施例分别以这种方式在无机取向薄膜36和有机取向薄膜42上实施取向工艺，即在不加电方式下用于位于靠近TFT阵列基片10的液晶分子的预倾斜角度变得比用于位于靠近相对基片20的液晶分子的预倾斜角度更大。因此，尽管液晶显示器使用行反向驱动和列反向驱动，降低由横向电场造成的旋错的发生是可能的，在加电方式下靠近TFT阵列基片10产生该横向电场，除直接用于驱动液晶的垂直电场外。

    参照图15，将给出关于电场的描述，该电场在加电方式下产生在响应于行反向驱动的液晶50内。图15示出显示的本发明的液晶显示器的模型的简化的剖面图，其中响应于分别施加到像素电极9和公共电极21的规定的电压电场产生在液晶50内。特别地，像素电极9a属于带正电位的第一电极组，当像素电极9b属于带负电的第二电极组。地电位提供到公共电极21。

    图15中，对于第一电极组，垂直电场EV产生在从像素电极9a的中心部分到公共电极21的方向，对于第二电极组，垂直电场EV产生在从像素电极9b的中心部分到公共电极21的方向。这些垂直电场直接用于驱动液晶50。

    在TFT阵列基片10上，具有不同极性的电位分别施加到第一电极组的像素电极9a和第二电极组的“相邻”  像素电极9b。这样产生从像素电极9a到相邻的像素电极9b方向的横向电场EL。为了驱动液晶50的目的不产生横向电场EL。事实上，它实际上在加电方式下产生。

    本实施例以这种方式设计，即在不加电方式下用于位于靠近TFT阵列基片10的液晶分子的预倾斜角度变得比用于位于靠近相对基片20的液晶分子的预倾斜角度更大。因此，在加电方式下，取向位于靠近TFT阵列基片10的液晶分子以致强制它的长轴方向靠近垂直电场EV的方向，将在不加电方式下产生该垂直电场并直接用于驱动液晶50。尽管横向电场EL发生在像素电极9a和相邻的像素电极9b之间，在液晶分子的取向之上平稳地变化是可能的，以致强制它们沿垂直电场EV设置。因此，在加电方式下降低由横向电场EL造成的旋错的发生是可能的。

    本实施例描述了在底部的表面上形成的许多高度差，该底部用于在TFT阵列基片10上的无机取向薄膜36的形成。当然，本发明不必限定于本实施例；因此，在进行平面化的底部的“平坦”的表面上形成无机取向薄膜36是可能的。在这种情况下，通过一次倾斜淀积就能完全形成无缺陷的无机取向薄膜36。

    电子装置

    下面，将参照图16-19描述利用前述的液晶显示器的电子装置的实例。

    图16示出所谓的采用三个液晶光阀的“三板型”的液晶显示器投影仪的轮廓图。利用前述的实施例的液晶显示器用于每个液晶光阀。在图16中，参考数字510表示光源；参考数字513和514表示双色镜；参考数字515、516、和517表示反射镜；参考数字518、519、和520表示旋转透镜；参考数字522、523、和524表示液晶光阀；参考数字525表示正交二向棱镜；以及参考数字526表示投影透镜系统。

    光源510由例如金属卤化物灯的灯511和用于灯511的反射光的反射器512组成。双色镜513设计为反射蓝光和绿光。因此，双色镜513只透射从光源510发射的白光中的红光为了避免蓝光和绿光透射通过。通过反射镜517反射透过双色镜513的红光，然后入射到液晶光阀522，该光阀专门用于红光的透射。

    在通过双色镜513反射的光的彩色成分中，通过用于绿光的反射专门使用的双色镜514反射绿光，然后它入射到液晶光阀523，该光阀专门用于绿光的透射。并且“其余”的蓝光也穿透通过“第二”双色镜514。提供光引导单元521以补偿同绿光和红光相比蓝光的光学路径长度的差异。光引导单元521为旋转透镜系统，该系统包含入射镜518、旋转透镜519、和发射镜520。因此，通过光引导单元521透射蓝光并改向；因此，它入射到专门用于绿光的透射的液晶光阀524。

    液晶光阀522、523、和524分别调制红光、蓝光、和绿光。调制的光束入射到正交二向棱镜525，其中叠置四个直角棱镜。此处，用于分别反射红光和蓝光的多层介质薄膜以交叉形式组合在一起，其设置在正交二向棱镜525的内平面上。这些多层介质薄膜提供三色光的组合；因此，可以产生出代表彩色图象的光束。由投影透镜系统526在屏527上透射组合的光，该投影透镜系统为透射光系统。因此，适当地放大彩色图象并在屏527上显示彩色图象。

    因为前述的图16的液晶显示器投影仪采用前面的实施例的液晶显示器作为液晶光阀构成，制造具有高质量的彩色图象是可能的。

    图17示出具有液晶显示器1001的蜂窝电话1000，其对应于前述的实施例的液晶显示器。

    图18示出具有液晶显示器1101的手表1100，其对应于前述的实施例的液晶显示器。

    图19示出便携信息处理装置1200，例如文字处理机和个人计算机(即，膝上型电脑或笔记本计算机)。这种装置1200基本上由手输入部件1202如键盘、包含电子元件的外壳1204、和液晶显示器1206构成，该液晶显示器对应于前述实施例的液晶显示器。

    所有前述的图16-19中所示的电子装置提供前述的实施例的液晶显示器；因此，它们可以在屏上清楚地显示具有高质量的图象。顺便提及，本发明的应用领域不必限制于前述的电子装置；因此，本发明可以广泛地用于多种的领域。

    由于本发明几种形式的实施例都没有脱离它的精神或它的基本特征，因此这些实施例是说明性的而不是限制性的，因为发明的范围通过所附的权利要求书限定而不是通过前面的描述来限定，因此将由权利要求书来限定权利要求书的边界和范围以及这种边界和范围的变化。