專利名稱：高孔徑比面內切換模式有源矩陣液晶顯示單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種面內切換(IPS)模式有源矩陣液晶顯示單元。
背景技術：
日本專利公開2005-70747(稱作文獻1)公開了一種液晶顯示單元，其能被分類為IPS模式顯示單元中的一種。該現(xiàn)有技術的顯示單元包括下部結構和上部結構，并在上部和下部結構之間容納液晶層。整個單元是通過在下部結構下方提供的背光來照明的。該下部結構由透明基板構成，在所述透明基板上形成了透明共用電極(第一ITO電極)并且該透明共用電極被涂覆了絕緣層。對于每個像素，在絕緣層上提供數據線，并且該數據線被涂覆了保護層，在所述保護層上提供了透明平行像素電極(第二ITO電極)。然而，數據線沒有與液晶層屏蔽開，數據線的電場不利地影響液晶的取向，并且導致穿過數據線邊緣的部分背光泄漏到觀看者一側。為了遮蔽這種不希望的光泄漏，上部結構提供有黑矩陣。由于黑矩陣占據了相對大的空間，因此現(xiàn)有技術LCD單元的孔徑比不能令人滿意。
日本專利公開2002-258321(稱作文獻2)公開了一種IPS模式LCD單元，其中提供了用于容納液晶層的下部結構和上部結構，且通過使用背光，以與文獻1相似的方式對整個單元進行照明。下部結構由透明基板、透明像素電極和數據線構成，該數據線是在透明基板上方形成的。像素電極和數據線被保護層涂覆，在該保護層上提供了共用電極。對于每個像素，每個共用電極都包括在像素孔徑內部設置的內部電極、以及在相應數據線上方設置并通過絕緣體而從保護層升高的外部邊緣部分。
盡管文獻2的數據線被共用電極的外部邊緣部分涂覆，但是數據線仍不能令人滿意地與液晶層屏蔽開。因此，在取向方面液晶仍受到數據線的雜散場分量的不利影響。此外，由于對液晶的面內切換有貢獻的橫截場(transversal field)分量在位于每個共用電極正上方的區(qū)域中耗盡，因此在該區(qū)域中的光透射率低，從而導致光透射率的低可控性。而且，由于其顯著地影響對面內切換有貢獻的電場，因此需要高精確度的技術來控制每個共用電極的寬度。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供具有高孔徑比的面內切換模式有源矩陣液晶顯示單元。
根據本發(fā)明，提供了一種液晶顯示單元，其包括多條平行柵極線；在所述柵極線上方的第一層上的多條平行數據線，所述數據線延伸到與所述柵極線交叉，用于在與所述柵極線的交叉處定義像素的矩陣圖案；在所述第一層上的、與相對于所述像素的位置相對應的多個透明像素電極；被設置在于所述第一層上方的所述第二層上、并與相對于所述像素和所述像素電極兩者的位置相對應的多個透明共用電極；和在所述透明共用電極上的液晶層。每個共用電極都具有在相應像素孔徑內部的平行帶部分和在所述孔徑外部的外圍部分的圖案，用于遮蔽由所述數據線中相應一個產生的非期望場。每個像素電極都與相應共用電極的平行帶部分協(xié)作，用于沿著共用電極的平行帶部分均勻地產生散射場。
優(yōu)選地，每個像素電極都具有橫向延伸超出孔徑的交疊部分，從而按照預定量與相應共用電極的外圍部分交疊，以沿著相應共用電極的外圍部分產生外圍散射場，由此，能通過內部散射場以及外圍散射場均勻地面內切換孔徑中的液晶單元。
優(yōu)選地，液晶層具有足夠用于將通過散射場對液晶單元進行面內切換的厚度，以產生最大光透射率。該厚度大于通過橫向場驅動的液晶層的厚度。
而且，交疊部分的預定兩是1.0至1.5μm。此外，每個像素電極都具有設置在與相應共用電極的平行帶部分為交錯關系的孔徑中的平行帶部分的圖案。此外，通過由聚合物如樹脂制成的絕緣體，每個共用電極的外部邊緣部分從第二層被升高。


將參考以下附圖詳細描述本發(fā)明，附圖中圖1是根據本發(fā)明第一實施例IPS模式有源矩陣液晶顯示單元的垂直截面圖，用于示出設置在矩陣圖案中的多個像素中的僅一個像素；圖2是沿著圖1的線2-2取得的平面圖，以展現(xiàn)共用電極；圖3是表示本發(fā)明液晶顯示單元峰值透射率的圖；和圖4是根據本發(fā)明第二實施例的液晶顯示單元的垂直截面圖。
具體實施例方式
圖1示出了，在垂直截面中，根據本發(fā)明第一實施例的面內切換模式有源矩陣液晶顯示單元。該LCD單元包括在偏振器11上的透明基板10，其暴露于背光下。在基板10上，形成多條平行柵極線17，該柵極線17被透明絕緣層12覆蓋。在絕緣層12上是平行數據線16的圖案，其延伸并與柵極線17交叉，從而與數據線16定義像素的矩陣圖案。像素電極40的圖案被形成于絕緣層12上，以使每個像素電極40都被定位在數據線16和柵極線17的交叉處。數據線16和像素電極40被透明絕緣層20覆蓋，用于保護未示出的薄膜晶體管。在絕緣層20上，用聚合物形成絕緣體24的圖案，以使每個絕緣體24都被定位于數據線16上方并且平行于數據線16延伸。
在絕緣層20上，為每個像素電極40提供了共用電極18。共用電極18被形成于在像素孔徑內部的平行帶18A的圖案中，該像素孔徑由覆蓋升高的絕緣區(qū)域24的一對外圍部分18B、和在外圍部分18B之間延伸的一對外圍部分18C來定義。共用電極18的聚合物絕緣的升高外圍部分18B具有有效地將液晶層22與數據線16的雜散電場屏蔽開的效果。
在優(yōu)選實施例中，期望的是形成絕緣體24，以使共用電極18B和數據線16之間的雜散電容盡可能小，這是由于這樣降低了本會被引入到共用電勢中的遲滯時間。以這種方式，能最小化水平串擾。用于絕緣體24的合適材料是樹脂。在共用電極18的平行帶18A的一種形式中，它們被圖案化為如圖2中所示的梳齒狀。
在共用電極18上是液晶層22。在液晶層22之上施加了裝配有濾色器26的透明基板28。黑矩陣30被嵌入到在與數據線16對應的位置中的濾色器26中。在透明基板28的觀看者一側上提供了以與偏振器11的偏振平面成直角地被偏振化的偏振器32，使得觀看者能看到被液晶偏振化的光分量。為每個像素提供薄膜晶體管46，以激勵像素電極40。注意，共用電極的導電帶18A優(yōu)選的是被布置成與數據線16平行地延伸。
根據本發(fā)明，每個像素電極40都具有外圍邊緣部分40，其超出像素孔徑向外延伸，并按照由長度“L”表示的量，與相應的共用電極的外部邊緣部分18B交疊。通過像素電極的邊緣部分與共用電極18的垂直外圍部分18B的交疊結構，數據線的電場與液晶層22屏蔽開，由此防止它們在數據線16附近對液晶單元的取向產生不利影響。結果，消除了本來可能會經由相鄰數據線16而泄漏到液晶顯示單元觀看者一側的部分背光，并且，改善了像素孔徑的總的光透射率。
圖3是表示作為交疊長度“L”的一個函數來測量的在每一數據線16附近中的峰值透射率的圖?？煽吹?，交疊“L”優(yōu)選為1至1.5μm，以獲得高的峰值透射率。
由于防止了背光經由數據線16附近而泄漏到觀看者一側，如上所述，因此可以將黑矩陣30的寬度制作得比現(xiàn)有技術窄。因此，能獲得增加的孔徑比。
與文獻2相比，按照足以產生多個內部散射場的樹木，來提供共用電極的平行帶部分18A。以這種方式產生的內部散射場驅動液晶單元以改變其取向，其反過來借助于插入彈性功率來引起平行導電帶部分18A上方的液晶單元部分改變其取向。以這種方式，在平行導電帶部分18A上方的液晶單元的這些部分有助于改善光透射率。
此外，由于散射場使液晶單元“面內”切換，因此，與如文獻2中所描述的由現(xiàn)有技術的“橫向場”驅動的液晶單元的有效折射系數各向異性Δn相比，從垂直于液晶層22的平面的方向上看時，由散射場驅動的液晶單元的有效折射系數各向異性Δn小。因此，被驅動單元散射場的遲滯(Δn×d)(其中d是液晶層的厚度，公知為單元間隙)將小于橫向場驅動單元的遲滯。
可通過將散射場驅動單元的單元間隙設置成比橫向場驅動單元大，將由散射場驅動的液晶層22的光透射率最大化。在本發(fā)明中，內部散射場是沿著平行帶部分18A產生的，外圍散射場是沿著與像素電極部分41交疊的外圍部分18B產生的。由此，在每個像素孔徑中，液晶單元被內部區(qū)域中的內部散射場以及外圍區(qū)域中的外圍散射場均勻地驅動。
如果以與文獻2相同的方式將橫向場用在孔徑的內部區(qū)域中，則液晶層22(單元間隙)的厚度將被設置成適合于橫向場操作的值。結果，單元間隙對于驅動孔徑外圍區(qū)域中的液晶單元而言將過小，并因此，遲滯(Δn×d)不足以獲得最大透射率。
為了解決這個問題，本發(fā)明的液晶層22(單元間隙)的厚度被設置成大于由橫向場驅動的液晶層的厚度。結果液晶層22的遲滯(Δn×d)假設在與操作的散射場模式相稱的每個像素孔徑的整個區(qū)域上是相同值。以這種方式確保了高的光透射率。
在本發(fā)明的第一實施例中，提供像素電極40以覆蓋像素孔徑的整個區(qū)域。在本發(fā)明的第二實施例中，如圖4中所示地改進像素電極40，以使其被圖案化成梳齒狀。梳齒狀的像素電極具有多個導電平行帶部分42，該導電平行帶部分42是按照橫跨保護層20的相反表面以與共用電極導電平行帶部分18A交錯的關系設置的。根據該交錯設置，與圖1的設置相比，能增加對產生面內切換有用的電場。
權利要求
1.一種液晶顯示單元，包括多條平行柵極線(17)；在所述柵極線上方的第一層(12)上的多條平行數據線(16)，所述數據線延伸到與所述柵極線交叉，用于在與所述柵極線的交叉處定義像素的矩陣圖案；在所述第一層(12)上的、與相對于所述像素的位置相對應的多個透明像素電極(40)；多個透明共用電極(18)，其被設置在于所述第一層(12)上方的所述第二層上、并與相對于所述像素和所述像素電極兩者的位置相對應；和在所述透明共用電極(18)上的液晶層(22)，其中每一個共用電極(18)都具有在相應像素的所述孔徑內部的平行帶部分(18A)和在所述孔徑外部的外圍部分(18B)的圖案，用于遮蔽由所述數據線中的相應一個所產生的非期望場，其中每一個像素電極(40)都與相應共用電極的平行帶部分(18A)協(xié)作，用于沿著所述平行帶部分(18A)均勻地產生散射場。
2.如權利要求1的液晶顯示單元，其中每一個所述像素電極都具有交疊部分(41)，該交疊部分(41)按照預定量來橫向延伸超出所述孔徑，以與相應共用電極的所述外圍部分(18B)交疊，從而沿著所述外圍部分(18B)產生外圍散射場。
3.如權利要求1的液晶顯示單元，其中所述液晶層(22)具有足以通過所述散射場對所述液晶單元進行面內切換的厚度，以產生最大光透射率。
4.如權利要求2的液晶顯示單元，其中所述液晶層(22)具有大于由橫向場驅動的液晶層厚度的厚度。
5.如權利要求2的液晶顯示單元，其中所述交疊部分(41)的所述預定量是1.0至1.5μm。
6.如權利要求1的液晶顯示單元，其中每一個所述像素電極都在相應像素孔徑的全部區(qū)域上橫向延伸。
7.如權利要求1的液晶顯示單元，其中每一個所述像素電極都具有按照與相應共用電極的平行帶部分的交錯關系、在所述孔徑中布置的平行帶部分的圖案。
8.如權利要求1的液晶顯示單元，其中通過由聚合物制成的絕緣體，每個共用電極的所述外部邊緣部分在所述第二層(20)上被升高。
9.如權利要求8的液晶顯示單元，其中所述聚合物是樹脂。
全文摘要
在其中像素的矩陣圖像由柵極線和交叉數據線定義的液晶顯示單元中，透明像素電極被形成在與數據線相同的層上，且相應的透明共用電極被形成在透明像素電極上方。在共用電極上，提供液晶層。在每個像素的孔徑中，共用電極具有在孔徑外部的平行帶部分和外圍部分的圖案，用于遮蔽相應數據線的場。每個像素電極都與相應共用電極的平行帶部分協(xié)作，以沿著該平行帶部分產生內部散射場，并且具有交疊共用電極外圍部分的部分，以產生外圍散射場，以使液晶單元能夠通過內部散射場并通過外圍散射場被均勻地面內切換。
文檔編號G09G3/36GK101078824SQ20071010453
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權日2006年5月25日
發(fā)明者川崎拓, 今野隆之, 西田真一 申請人:Nec液晶技術株式會社