專利名稱：液晶驅(qū)動電極、液晶顯示設備及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶驅(qū)動電極、液晶顯示設備(LCD)及其制造方法。具體地，本發(fā)明涉及一種應用了面內(nèi)開關(IPS)模式的有源矩陣LCD(AM-LCD)及其制造方法。
背景技術：
通常，LCD的特征在于側面薄、重量輕以及功耗低。尤其是AM-LCD，其通過使用有源元件來驅(qū)動以水平和垂直矩陣排列的單個像素，該AM-LCD被稱為高質(zhì)量的平板顯示設備。其中，廣泛使用了薄膜晶體管LCD(TFT-LCD)，其采用薄膜晶體管(TFT)作為切換單個像素的有源元件。
傳統(tǒng)AM-LCD利用了扭轉向列(TN)型光電效應。而且，液晶分子被夾入兩個襯底之間，并且通過將大體上垂直于襯底表面的電場施加于其上而激活該液晶分子。而且，美國專利第3,807,831號(以下稱為專利文件1)公開了一種采用梳狀電極作為驅(qū)動電極的方法，作為一種用于IPS-LCD的技術，其通過大體上垂直于襯底表面的電場來激活液晶分子。
而且，日本未審專利公開第S56(1981)-092177(以下稱為專利文件2)公開了另一種采用梳狀電極的技術，該梳狀電極像前述例子那樣相互嚙合。該技術的目的是在應用TN型光電效應的AM-LCD中降低公共電極和漏極總線之間或者公共電極和柵極總線之間的寄生電容。
日本未審專利公開第H07(1995)-036058(以下稱為專利文件3)公開了一種將IPS模式應用到TFT-LCD的技術。而且，日本未審專利公開第H10(1998)-307295(以下稱為專利文件4)公開了一種使產(chǎn)生水平電場的使電極彎曲的技術。在專利文件4中，當施加電場時，利用這些彎曲部分根據(jù)區(qū)域來改變液晶分子的驅(qū)動方向(扭轉方向)，因而降低了斜視角度上的顯示著色。
圖1A和圖1B示出了專利文件4中所公開的IPS-LCD的結構例子。圖2說明了由圖1A所示的驅(qū)動電極所產(chǎn)生的電力線的視圖。正如圖1A所示，該LCD包括了各個像素區(qū)域，所述各個像素區(qū)域位于由多條沿水平方向延伸的柵極總線55和大體上以彎曲方式沿垂直方向延伸的漏極總線56所包圍的區(qū)域中。這些像素區(qū)域以水平和垂直矩陣排列以總體上形成顯示區(qū)域。有源元件54是由非晶硅制成的TFT(以下縮寫為a-Si)。而且，每個有源元件54形成在每個像素的柵極總線55和漏極總線56的交叉區(qū)域的附近。而且，由于在圖1A中漏極總線56以彎曲方式沿垂直方向延伸，因此構成水平和垂直矩陣的像素形狀被彎曲成V形。
如圖1A所示，用以產(chǎn)生電場的像素電極71D和公共電極72D形成為橫向面對的階梯形(梳狀)。像素電極71D和公共電極72D交替位于階梯的臺階上。更精確地，在與漏極總線56對齊的各個像素區(qū)域中，階梯的各個臺階被彎曲成V形。在彎曲位置上，像素區(qū)域被分為位于該圖上側的子區(qū)域1和位于該圖下側的子區(qū)域2。對于子區(qū)域1，由于彎曲成V形所引起的電極傾斜方向是沿該圖的垂直方向順時針移動。而相反，對于子區(qū)域2，由于彎曲成V形所引起的電極傾斜方向是沿該圖的垂直方向逆時針移動。每個像素電極71D和公共電極72D互相部分重疊，其間設置有層間絕緣膜57(參見圖1B)。這種重疊部分構成了額外的電容。為了避免公共電極72D斷開，其通過使用位于圖1A上側和下側的兩條線B和C沿柵極總線55的延伸方向跨過相鄰的像素而形成。
如圖1B所示，公共電極72D、像素電極71D、以及漏極總線56形成在第一襯底11上。使用層間絕緣膜57使公共電極72D與像素電極71D和漏極總線56相絕緣。盡管未在圖1B中示出，但是柵極總線55與公共電極72D一樣也使用層間絕緣膜57使其與像素電極71D和漏極總線56相絕緣。在襯底11上所形成的這些結構由鈍化膜59覆蓋。由有機聚合物膜制成的定向膜31形成在包括這些組成部分的有源矩陣襯底的表面上，而且其表面經(jīng)受定向處理。
而且，包括三原色紅、綠和黃的濾色器(未示出)配置在第二襯底12上，該襯底構成了與有源矩陣襯底相對的襯底以對應于相應的像素區(qū)域，并且在這樣的區(qū)域上配置了遮光黑矩陣(未示出)，所述區(qū)域是與對應于相應的各個像素區(qū)域的區(qū)域不同的區(qū)域。此外，由有機聚合物膜制成的定向膜32位于其表面上，并且定向膜32的表面經(jīng)受定向處理。
當具有定向膜31和32的表面被置于內(nèi)側時，有源矩陣襯底被放置在相反襯底上以保持一定的間隔，并且液晶層20插入到兩個襯底之間。而且一對偏振片(未示出)放置在這兩個襯底的外側。
如圖1A所示，定向膜31和32的表面一致地經(jīng)受定向處理，從而在沒有施加電場時液晶分子21與該圖中的縱向(為該圖中的垂直方向)平行地定向(排列)。該對偏振片的透射軸方向被設置為相互垂直，并且其中一個偏振片的透射軸與一致地經(jīng)受定向處理的液晶分子的初始定向方向(在沒有電場時的定向方向)保持一致。
接下來，描述圖1A的液晶顯示設備的制造過程。首先，在例如玻璃襯底的第一襯底11上形成柵極總線55和由鉻(Cr)制成的公共電極72D，并且形成由氮化硅(SiNx)制成的層間絕緣膜57以覆蓋這些組成部分。之后，充當晶體管有源層的a-Si膜以島狀形成在柵極總線55上，且它們之間插入有層間絕緣膜57。而且，在其上形成漏極總線56和由Cr制成的像素電極71D。接下來，形成由SiNx制成的鈍化膜59以覆蓋這些組成部分。在例如玻璃襯底的第二襯底12上形成濾色器和遮光黑矩陣。
如上所述，由聚酰亞胺制成的定向膜形成在有源矩陣襯底和所構造的濾色器襯底的相應表面上。定向膜一致地經(jīng)受定向處理。此后，這兩個襯底放在一起保持例如4.5μm的間隔。然后，例如，在襯底之間的真空腔內(nèi)填充向列型液晶，該向列型液晶具有0.067的折射率各向異性。此后將偏振片附著到這兩個襯底的外表面。
在圖1A所示的結構中，對于子區(qū)域1，當施加電壓時，相對于該圖的橫向方向沿順時針輕微傾斜的方向產(chǎn)生了液晶驅(qū)動電場，并且對于子區(qū)域2，相對于該圖的橫向方向沿逆時針輕微傾斜的方向產(chǎn)生了液晶驅(qū)動電場。因此，在沒有電場時沿該圖中的縱向(圖中的垂直方向)被一致定向的液晶分子21分別在子區(qū)域1中沿逆時針扭轉而在子區(qū)域2中沿順時針扭轉。
如上所述，液晶分子的扭轉方向在這兩個子區(qū)域1和2中是不同的。這樣，可以抑制由于視角的改變所引起的顯示著色。
圖3A示出了專利文件4中公開的IPS-LCD結構的另一例子的平面圖。而圖3B示出了由圖3A中的電極所產(chǎn)生的電力線的視圖。在許多方面，圖3A的結構與圖1A的結構相同。但是，像素電極71E和公共電極72E在彎曲部分處具有沿子區(qū)域邊界延伸的凸起。在圖3A所示的結構中，可以避免液晶分子在相應的子區(qū)域中甚至在電極被彎曲成V型的區(qū)域附近發(fā)生相對于希望扭轉方向的反向扭轉。因此，可以獲得均勻且穩(wěn)定的顯示。
圖4A示出了日本未審專利公開第2001-305567號(以下稱為專利文件5)中所公開的IPS-LCD結構的又一例子的平面圖，而圖4B示出了其驅(qū)動電極的平面圖。在該LCD中，像素電極和公共電極相鄰地配置在其中一個襯底上。當從該襯底表面的平行方向朝著信號線的延伸方向觀察電極時，這兩個電極之間的間隔大于或等于5μm。圖4A的結構是這個LCD的例子。如圖所示，像素電極71F和公共電極72F的相互相對的表面具有彎曲部分。
當像素電極71F和公共電極72F之間的間隔大于或等于5μm時，摩擦織物能夠順利地進入像素電極71F和公共電極72F之間的槽部分中。因此，這些電極之間的空間一致地經(jīng)受了摩擦處理，借此液晶分子21看起來沿信號線3的方向一致地定向。而且，由于像素電極71F和公共電極72F的相互相對的表面具有彎曲部分，因此電力線的方向根據(jù)該彎曲部分的位置發(fā)生變化。由于這個緣故，液晶分子21的方向也根據(jù)所施加的任意電壓而發(fā)生變化，因而提高了在傾斜方向上的視角特性。
然而，上述現(xiàn)有技術中的IPS-LCD仍然具有未解決的問題。特別是，由于缺乏穩(wěn)定子區(qū)域邊界的結構而使得在圖1A的結構中容易在液晶象限(domain)內(nèi)發(fā)生擾動。尤其是，如果為了實現(xiàn)像素的高清晰度而最小化每個象限的尺寸，則當相鄰的液晶象限被不規(guī)則地熔融時容易在液晶象限內(nèi)發(fā)生擾動且必要的液晶象限可能會消失。在這種情況下，顯示可能會變得粗糙或者斑駁。當用手指按壓面板時這種問題會尤其顯著。當通過手指按壓或類似方式引起液晶象限內(nèi)的擾動時，為了恢復液晶象限有必要停止設備(關閉電源)并且將該設備擱置一會。
在IPS-LCD中，其中用于產(chǎn)生橫向電場的電極被彎曲成V形，當彎曲角度變大時，在相應的子區(qū)域中，根據(jù)電場的方向和液晶的初始定向方向之間的關系清晰地定義了液晶分子的扭轉方向。因此，在邊界部分的液晶分子的扭轉方向是穩(wěn)定的。而且，根據(jù)電壓透光率特性，優(yōu)選將在電極延伸方向和液晶初始定向方向之間的角度設置近似在5到25度的范圍內(nèi)。這是因為，為了在黑暗(黑)狀態(tài)和明亮(白)狀態(tài)之間進行切換，事實上有必要使用電場以45度的數(shù)量來扭轉液晶定向的方向。也即，根據(jù)現(xiàn)有技術，在穩(wěn)定子區(qū)域邊界的同時設置適當?shù)慕嵌纫詫崿F(xiàn)良好的電壓透光率特性是不容易的。
而且，在圖3A所示的結構中，為了穩(wěn)定相應子區(qū)域中的液晶象限，在彎曲部分處形成凸起。在這種結構中，由于將電場的方向調(diào)整在該彎曲部分的附近，因此可以穩(wěn)定液晶象限。但是，在電極凸起的附近，降低了像素電極71和公共電極72之間的距離。因此，與實際中用于顯示的區(qū)域相比，在那個區(qū)域中產(chǎn)生的電場較強。當進行黑暗(黑)顯示時，通常施加一個低于閾值電壓的電壓，用以引起液晶定向的變化(在正常的黑模式下)。但是，在那種情況下在凸起附近相對強的電場仍然會導致液晶分子的定向方向發(fā)生變化，因而導致引發(fā)顯示對比度惡化的光泄漏(黑色模糊)。此外，這種結構也存在一個問題，即，當液晶驅(qū)動電極之間的距離較短時，很容易在電極凸起的附近的區(qū)域中發(fā)生電極之間的短路。
而且，在圖4A的結構中，像素電極71F和公共電極72F之間的相互相對表面具有彎曲部分，以至于電力線的方向隨該彎曲部分的位置而發(fā)生變化。由于這個緣故，該結構具有這樣一個問題，即，不可能為了最優(yōu)化的目的而根據(jù)子區(qū)域中的電壓透光率特性在電極的延伸方向和液晶初始定向方向之間定義一個一致的角度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述問題，本發(fā)明提供一種IPS-LCD，其能夠抑制由于視角方向的變化而引起的著色，并且同時減小液晶象限的擾動。
本發(fā)明提供了一種用于LCD的液晶驅(qū)動電極，該LCD為每個像素區(qū)域應用了相互嚙合的梳狀電極，其中每個梳狀電極包括彎曲部分，每個彎曲部分都呈雙V形，且通過使被彎曲呈V形的彎曲頂端進一步向外凸起而使其形成為梳齒狀圖案。
本發(fā)明的LCD是IPS-LCD，其能夠采用梳狀電極，每個梳狀電極包括上述每個都呈雙V形的彎曲部分。而且，該梳狀電極包括像素電極和公共電極。
在本發(fā)明的LCD中，像素區(qū)域被分為多個子區(qū)域，當施加驅(qū)動電流時，在由梳狀電極中的各個電極的呈雙V形彎曲部分的中點的連線所定義的邊界處，這些子區(qū)域具有不同的液晶分子的定向方向。
在本發(fā)明的LCD中，使用正型液晶組分或者負型液晶組分作為液晶層。而且，當正型液晶組分用于液晶層的時候，將液晶層中液晶分子的初始定向方向和梳狀電極中除雙V形彎曲部分以外的部分處的電極的延伸方向之間所定義的角度設置在5度至25度的范圍內(nèi)。并且將液晶層中液晶分子的初始定向方向和梳狀電極中雙V形彎曲部分處的電極的延伸方向之間所定義的角度設置在15度至75度的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的LCD中，當正型液晶組分用于液晶層的時候，由梳狀電極中雙V形彎曲部分處的電極的延伸方向所定義的角度θ2大于液晶層中液晶分子的初始定向方向和梳狀電極中的除雙V形彎曲部分以外的部分處的電極的延伸方向之間所定義的角度θ1。角度θ1和θ2優(yōu)選滿足以下公式(1)。
θ2≥2θ1(1)在本發(fā)明的LCD中，當使用負型液晶組分用于液晶層時，將在液晶層中的液晶分子的初始定向方向和位于梳狀電極中的除雙V形彎曲部分以外的部分處的電極的延伸方向之間所定義的角度設置在85度至65度的范圍內(nèi)。并且，將在液晶層中的液晶分子的初始定向方向和位于梳狀電極中的雙V形彎曲部分處的電極的延伸方向之間所定義的角度設置在75度至15度的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的LCD中，當負型液晶組分用于液晶層的時候，由梳狀電極中雙V形彎曲部分處的電極的延伸方向定義的角度θ4以及液晶層中液晶分子的初始定向方向和梳狀電極中除雙V形彎曲部分以外的部分上的電極的延伸方向之間所定義的角度θ3滿足以下公式(2)，并且優(yōu)選滿足以下公式(3)。
θ3＞θ4(2)2(θ3-90°)≥(θ4-90°)(3)在本發(fā)明的LCD中，將梳狀電極中彎曲部分處的電極之間的距離設置為大于位于梳狀電極中除彎曲部分以外的部分處的電極之間的距離的0.2倍。而且，將梳狀電極中彎曲部分處的電極寬度設置得小于梳狀電極中除彎曲部分以外的部分處的電極寬度。
在本發(fā)明的LCD中，梳狀電極的像素電極和公共電極可以設置在不同層上或者設置在同一層上。
在本發(fā)明的IPS-LCD中，將液晶驅(qū)動電極構造呈具有雙V形彎曲部分。這種結構使得在由雙V形彎曲部分所定義的邊界附近得液晶分子的扭轉方向穩(wěn)定。因此，可以獲得具有極好的圖像質(zhì)量的液晶顯示設備，該設備能夠?qū)崿F(xiàn)均勻且平滑的顯示，并且減小了由于視角方向的變化而引起的著色。


結合附圖根據(jù)以下詳細的描述可以清楚了解本發(fā)明的上述和其它目的、特性和優(yōu)點，其中圖1A示出了傳統(tǒng)液晶顯示設備(LCD)的結構的平面圖；圖1B示出了沿圖1A中的線I-I的截面圖；圖2示出了圖1A所示的液晶驅(qū)動電極的電力線的平面圖；圖3A示出了另一個傳統(tǒng)LCD的結構的平面圖；
圖3B示出了沿圖3A中的線I-I的截面圖；圖4A示出了又一個傳統(tǒng)LCD的結構的平面圖；圖4B示出了圖4A所示的LCD中液晶驅(qū)動電極的電力線的平面圖；圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的LCD的結構的平面圖；圖5B示出了沿圖5A中的線I-I的截面圖；圖6示出了圖5A所示的液晶驅(qū)動電極的電力線的平面圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LCD的結構的平面圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LCD的結構的平面圖；圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的LCD的結構的平面圖；圖9B示出了沿圖9A中的線II-II的截面圖；圖10A到圖10C示出了圖9A所示的LCD中的柵極總線、漏極總線、驅(qū)動電極的結構的平面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設備(LCD)的具體實施例。如圖5A和5B所示，本實施例中的LCD的結構在許多方面與圖3A所示的現(xiàn)有技術的結構類似。與圖3A和3B的附圖標記相同的圖5A和圖5B中的附圖標記代表相同的組成部分。在本實施例的LCD中，像素電極71和公共電極72也采用梳狀電極，借此它們在像素區(qū)域中相互嚙合。但是，本實施例中的梳狀電極具有一個形狀圖案，即其梳齒形在中部被彎曲形成V形，并且在呈V形的每個彎曲部分附近的頂端進一步向外凸起。具體地，梳狀電極的彎曲部分具有連接兩個V形的形狀。以下將這種梳狀電極的彎曲形狀稱為雙V形。將像素電極71或公共電極72的延伸方向和液晶初始定向方向(其為該圖中的垂直方向)之間所定義的角度設置得大于在子區(qū)域1和子區(qū)域2之間邊界附近中的其它區(qū)域中的角度。
圖6示出了為說明根據(jù)本實施例結構的功能而提供的子區(qū)域附近的放大視圖。圖6示出了使用像素電極71和公共電極72所形成的雙V形彎曲部分，以及由這些電極71和72所生成的液晶驅(qū)動電場的電力線(由虛線示出)的形狀。
如圖6所示，根據(jù)本實施例的結構，電力線的方向在子區(qū)域邊界的兩側上基本不同。因此，在相應的區(qū)域中精確地調(diào)節(jié)了液晶的扭轉方向。因此，在子區(qū)域中，液晶不會沿與希望的扭轉方向相反的方向扭轉。也即，在子區(qū)域中的液晶象限的邊界被穩(wěn)定地固定。結果，可以實現(xiàn)均勻且穩(wěn)定的顯示。
(第一實施例)本發(fā)明的第一實施例與圖5A所示的LCD類似。如圖5A所示，該例子的結構為像素電極71和公共電極72在其彎曲部分具有雙V形。而且，將像素電極71或者公共電極72的延伸方向和液晶初始定向方向(為圖中的垂直方向)之間所定義的角度設置得大于各子區(qū)域之間邊界附近的其它區(qū)域中的角度。更精確地，在主要用于顯示的區(qū)域中，將在像素電極71或者公共電極72的延伸方向和液晶初始定向方向之間所定義的角度設置成15度，而在子區(qū)域1和子區(qū)域2之間邊界附近的區(qū)域中，將相關角度設置為45度。這里，液晶層20中的液晶應用了正型的液晶。
如圖5A所示，在該LCD中，每個像素區(qū)域形成在這樣的區(qū)域中，所述區(qū)域被沿水平方向延伸的多條柵極總線55和大體上以彎曲方式沿垂直方向延伸的多條漏極總線56所包圍。這個像素區(qū)域以水平和垂直矩陣的形式排列，以作為一個整體形成顯示區(qū)域。有源元件54是由非晶硅(a-Si)制成的膜晶體管(TFT)。該有源元件54形成在柵極總線55和漏極總線56的結合部附近以對應于每個像素。而且，由于在圖5A中漏極總線56以彎曲方式沿垂直方向延伸，因此構成水平和垂直矩陣的像素形狀被彎曲成雙V形。
如圖5A所示，用以產(chǎn)生液晶驅(qū)動電場的像素電極71和公共電極72形成為橫向階梯形(梳狀)。像素電極71和公共電極72交替位于該階梯的臺階上，該公共電極是像素電極71的相對電極。更精確地，該階梯的每個臺階被彎曲成雙V形，以與在相應像素區(qū)域中的漏極總線56對齊。在彎曲位置上，每個像素電極71和公共電極72將像素區(qū)域拆分成該圖上側的子區(qū)域1和位于該圖下側的子區(qū)域2。對于子區(qū)域1，由于彎曲成V形所引起的電極傾斜的方向沿該圖的垂直方向順時針偏移，而對于子區(qū)域2，沿該圖的垂直方向逆時針偏移。每個像素電極71和公共電極72彼此部分重疊，且在它們之間設置了層間絕緣膜57(參見圖5B)。這種重疊部分構成了額外的電容。為了避免公共電極72斷開，其通過使用位于圖5A上側和下側的兩條線(由B和C表示)沿柵極總線55的方向跨接相鄰像素而形成。
如圖5B所示，公共電極72、像素電極71、以及漏極總線56形成在第一襯底11上。使用層間絕緣膜57使公共電極72與像素電極71和漏極總線56相絕緣。盡管未在圖5B中示出，但是柵極總線55與公共電極72一樣也使用層間絕緣膜57來使其與像素電極71和漏極總線56相絕緣。在襯底11上所形成的這些結構由鈍化膜59覆蓋。由有機聚合物膜制成的定向膜31在包括這些組成部件的有源矩陣襯底的表面上形成，并且其表面經(jīng)受定向處理。
而且，包括三原色紅、綠和黃的濾色器(未示出)配置第二襯底12上，該襯底12構成了與有源矩陣襯底相對的襯底以對應于相應的像素區(qū)域，并且在這樣的區(qū)域上配置了遮光黑矩陣(未示出)，所述區(qū)域是與對應于相應的像素區(qū)域的區(qū)域不同的區(qū)域。此外，在其表面上形成了由有機聚合物膜制成的定向膜32，并且定向膜32的表面經(jīng)受定向處理。
當具有定向膜31和定向膜32的表面被置于內(nèi)側時，有源矩陣襯底放置在相反襯底上以保持一定的間隔，并且液晶層20充填在兩個襯底之間。而且，將一對偏振片設置在這兩個襯底的外側。
如圖5A所示，定向膜31和定向膜32的表面一致地經(jīng)受定向處理，由此在沒有施加電場時液晶分子21與該圖的縱向(該圖的垂直方向)平行地定向。該對偏振片的透射軸方向被設置為相互垂直，并且其中一個偏振片的透射軸與一致地經(jīng)受定向處理的液晶分子的初始定向方向(在沒有電場時的定向方向)保持一致。
接下來，描述圖5A的LCD的制造過程。首先，在例如玻璃襯底的第一襯底11上形成柵極總線55和由鉻(Cr)制成的公共電極72，并且形成由SiNx制成的層間絕緣膜57以覆蓋這些組成部分。之后，充當晶體管活性層的a-Si膜以島狀形成在柵極總線55上，且它們之間置入了層間絕緣膜57。而且，在其上形成漏極總線56和由Cr制成的像素電極71。這里，如圖5A所示，公共電極72和像素電極71通過彎曲形成梳齒形狀。然后，將公共電極72和像素電極71中的彎曲部分構圖成這樣一種形狀，其中在該形狀中，通過光刻技術使得彎曲成V形的部分的頂端進一步向外凸起。接下來，形成由SiNx制成的鈍化膜59以覆蓋這些結構。在例如玻璃襯底的第二襯底12上形成濾色器和遮光黑矩陣。
由聚酰亞胺制成的定向膜形成在如上所述構造的有源矩陣襯底和濾色器襯底的相應表面上。定向膜一致地經(jīng)受定向處理。此后，這兩個襯底放在一起保持例如4.5μm的間隔。然后，例如，在真空倉內(nèi)，在這兩個襯底之間充填正型向列型液晶，這種液晶具有例如為0.067折射率各向異性。此后將該偏振片附著到這兩個襯底的外表面上。
在圖5A所示的結構中，對于子區(qū)域1來說，一旦施加電壓，相對于該圖的橫向方向沿順時針輕微傾斜的方向產(chǎn)生了液晶驅(qū)動電場，并且對于子區(qū)域2來說，相對于該圖的橫向方向沿逆時針輕微傾斜的方向產(chǎn)生了液晶驅(qū)動電場。因此，那些在沒有電場時沿該圖中的縱向(該圖的垂直方向)一致地定向的液晶分子21分別在子區(qū)域1中沿逆時針扭轉而在子區(qū)域2中沿順時針扭轉。
通過這種結構，液晶分子的扭轉方向在這兩個子區(qū)域1和2中是不同的，并且液晶分子的扭轉方向在子區(qū)域1和子區(qū)域2之間的邊界附近是穩(wěn)定的。因此，可以抑制由于視角改變而所引起的顯示著色，并且確保獲得這樣的液晶顯示設備，其具有極好的、能夠?qū)崿F(xiàn)均勻且穩(wěn)定顯示的圖像質(zhì)量。
(第一比較實施例)將參考圖2來描述與本發(fā)明第一實施例有關的第一比較實施例。圖2示出了像素電極71D、公共電極72D以及由這些電極所產(chǎn)生的液晶液晶電場的電力線(虛線)的情形。當比較圖2和圖6的時候，在各子區(qū)域邊界兩側之間的電力線方向上的差異小于圖2的情形。因此，在圖2所示的電極結構中，很難精確地對在相應區(qū)域中的液晶分子的扭轉方向進行定義。因此，由于液晶分子定向狀態(tài)的波動、外部機械撞擊影響以及類似情況等導致各子區(qū)域之間的邊界會從預定位置偏移。
(第二比較實施例)將參考圖3B描述與本發(fā)明第一實施例有關的第二比較實施例。圖3B示出了像素電極71E、公共電極72E以及由這些電極所產(chǎn)生的液晶液晶電場的電力線的情形。在圖3B中，像素電極71E和公共電極72E包括沿各子區(qū)域之間的邊界的凸起。根據(jù)該比較實施例的結構，與圖6所示的本發(fā)明的第一實施例的結構相類似，其在各子區(qū)域邊界兩側之間的電力線方向的差異較大。因此，可以精確地對在相應區(qū)域中的液晶分子的扭轉方向進行定義，并因此對于各個區(qū)域來說，可以避免液晶分子被扭轉到與希望的扭轉方向相反的方向上。也即，可以穩(wěn)定地固定各子區(qū)域中的液晶象限之間的邊界，并因此進行均勻且穩(wěn)定的顯示。
但是，正如圖3B所顯示的那樣，在像素電極71E和公共電極72E之間的距離在電極凸起的附近降低了。因此，與實際用于顯示的區(qū)域相比，在那個區(qū)域中產(chǎn)生了較強的電場。當進行暗(黑)顯示時，通常施加低于閾值電壓的電壓，用于引起液晶定向的改變(在正常黑模式下)。但是，在那種情況下，在凸起部分附近的相對強的電場仍然會導致液晶分子定向方向的改變，因此會導致引發(fā)顯示對比度惡化的光泄漏(黑色模糊)。此外，這種結構還存在一個問題，即在電極凸起附近處液晶驅(qū)動電極之間的距離較短的區(qū)域中容易發(fā)生電極之間的短路。
(第三比較實施例)參考圖4B描述與本發(fā)明第一實施例有關的第三比較實施例。在該比較實施例的結構中，像素電極71F和公共電極72F在相應的子區(qū)域中形成為彎曲形狀。也即，在這種結構中這些電極的延伸方向和液晶分子的初始定向方向(該圖的垂直方向)連續(xù)地變化。根據(jù)在圖4B中所放大顯示的區(qū)域外部的區(qū)域，像素電極71F和公共電極72F以彎曲形狀形成。換句話說，這些電極的延伸方向和液晶分子的初始定向方向連續(xù)地變化。該比較實施例的其它結構與本發(fā)明第一實施例的結構類似。
如圖4B所示，在該比較實施例的結構中，與圖6所示的本發(fā)明的第一實施例的結構類似，在子區(qū)域邊界兩側之間的電力線方向的差異變得更大。因此，可以精確地對在相應區(qū)域中的液晶分子的扭轉方向進行定義，并因此對于各個區(qū)域來說，可以避免液晶分子被扭轉到與希望扭轉方向相反的方向。也即，可以穩(wěn)定地固定子區(qū)域中的液晶象限之間的邊界，并因此進行均勻且穩(wěn)定的顯示。
但是，正如圖4B所顯示的那樣，像素電極71F和公共電極72F形成為彎曲形狀，借此將橫向電場施加到液晶層的電極的延伸方向會連續(xù)變化。因此，不可能通過在每個電極的延伸方向和液晶分子的初始定向方向之間定義某個統(tǒng)一角度來優(yōu)化電壓透光率特性。相反，在圖5A和圖6所示的本發(fā)明的第一實施例的結構中，液晶驅(qū)動電極根據(jù)實際用于驅(qū)動液晶層來進行顯示的區(qū)域直線延伸，并且對其延伸方向進行優(yōu)化。而且，僅僅在子區(qū)域附近改變延伸方向。因此，可以根據(jù)每個子區(qū)域?qū)υ谝壕?qū)動電極的延伸方向和液晶分子的初始定向方向之間所定義的角度進行統(tǒng)一優(yōu)化。這樣，可以在保持良好的電壓透光率特性的同時，可以穩(wěn)定各子區(qū)域之間的邊界。
上述描述了第一到第三比較實施例的結構。正如從與這些比較實施例的比較中所看到的那樣，根據(jù)第一實施例的結構，可以穩(wěn)定地對在子區(qū)域中的液晶象限之間的邊界進行固定。因此，可以確信這種結構實現(xiàn)了均勻且穩(wěn)定的顯示的效果。
如上所述，在第一實施例的結構中，對于實際中用于將橫向電場施加到液晶層上并用于進行顯示的主要部分，將液晶分子初始定向方向和液晶驅(qū)動電極的延伸方向之間所定義的角度設置成15度，以及對于各子區(qū)域之間的邊界附近的區(qū)域，將該角度設置成等于45度。但是，這些角度的數(shù)值并不僅僅限于上述內(nèi)容，可以將該角度設置在一個較大的、可以獲得根據(jù)本發(fā)明所述結構的功能的范圍內(nèi)。更精確地，對于實際中用于將橫向電場施加到液晶層以進行顯示的區(qū)域，通過在5到25度的范圍內(nèi)設置該角度可以獲得充分平滑的電壓透光率特性，用以進行大于等于256階的灰度顯示。此外，在這種情況下，可以將液晶驅(qū)動電壓的最大值設置在大約5到7V的驅(qū)動電壓范圍內(nèi)。因此，也可以根據(jù)驅(qū)動電壓來設置有利的工作范圍。
而且，在子區(qū)域邊界的附近，將液晶分子初始定向方向和液晶驅(qū)動電極的延伸方向之間定義的角度設置為大于實際用于顯示的區(qū)域中的相關角。也即，在各子區(qū)域邊界的附近，將液晶分子初始定向方向和液晶驅(qū)動電極的延伸方向之間所定義的角度設置在15到75度的范圍內(nèi)。這樣，可以實現(xiàn)參考圖6所描述的本發(fā)明結構的功能。為了確保該效果，優(yōu)選將該角設置為大于或等于30度，或者可選擇的是將該角設置成等于實際用于將橫向電場施加到液晶以進行顯示的區(qū)域上的相關角的兩倍或更大。而且，通過將該角設置為小于或等于60度，可以避免由于電極彎曲較大所引起的對像素設計自由度的限制。因此，可以實現(xiàn)極好的液晶顯示設備。
此時，假設，對于實際用于將橫向電場施加到液晶的區(qū)域，將初始定向方向和液晶驅(qū)動電極的延伸方向之間所定義的角度設置成角度θ1，在第一子區(qū)域1和第二子區(qū)域2之間的邊界附近的上述角度設置成角度θ2，然后設置角度θ2大于角度θ1。優(yōu)選地，設置角度θ2兩倍于θ1或者更大。
根據(jù)本發(fā)明的結構，有這樣的情況，其中與其它區(qū)域中各電極之間的距離相比，在像素電極71和公共電極72之間的距離(以下稱為電極之間的距離)在各子區(qū)域邊界附近可能會變得較窄。在這種情況下，優(yōu)選避免各電極之間的距離在子區(qū)域邊界附近變得過窄。參考圖3A所述的第二比較實施例的結構可以容易理解這種要求的原因。具體地，如果電極之間的距離在某些部分變得過窄，則在彎曲部分的附近會產(chǎn)生強電場，以及甚至在施加低于閾值電壓的電壓用于黑色顯示時也會改變液晶分子的定向方向。因此，這種結構具有這樣的問題，即在黑色顯示時透光率增加，因此降低了顯示對比度。這里，將像素電極71和公共電極72之間的距離定義為這些電極之間的最短距離。
更精確地，推薦將各子區(qū)域之間邊界附近的各電極之間的距離設置成不小于其它區(qū)域中各電極之間的距離的0.2倍。更優(yōu)選地，推薦將在子區(qū)域之間邊界附近的電極之間的距離設置成不小于在其它區(qū)域中的電極之間的距離的0.5倍。更優(yōu)選地，推薦將在子區(qū)域之間邊界附近的電極之間的距離設置成不小于在其它區(qū)域中的電極之間的距離的0.8倍。這樣，幾乎不會產(chǎn)生局部較強的電場。因此，可以實現(xiàn)良好的液晶顯示設備而不會使顯示對比度退化?？蛇x地，為了避免電極之間的距離在子區(qū)域邊界附近變得過窄，與其它區(qū)域的寬度相比，可以降低像素電極71和/或公共電極72的電極寬度。
在本發(fā)明的結構中，在用于沿橫向方向產(chǎn)生電場以驅(qū)動液晶的液晶驅(qū)動電極中的彎曲部分可以是尖的也可以是圓的。
(第二實施例)現(xiàn)在，參考圖7描述本發(fā)明第二實施例的LCD。在本實施例中，如圖7所示，彎曲像素的次數(shù)被設置為每個像素三次。因此，每個像素具有四個子區(qū)域。具體地，在本實施例中，像素電極71A和公共電極72A被彎曲了三次。除了被彎曲了三次的像素電極71A和公共電極72A以外，LCD的其它特性與圖5A所示的實施例的結構的特性類似。
而且在本實施例的結構中，液晶分子的扭轉方向在子區(qū)域之間的邊界附近是穩(wěn)定的。因此，可以進行均勻且穩(wěn)定的顯示。注意，圖7所示的LCD能夠按照與用于圖5A所示的LCD的制造方法相類似的制造方法來進行制造。
(第三實施例)圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶顯示設備結構的平面圖。在這個實施例中，將彎曲像素的次數(shù)設置為每個像素五次。因此，每個像素具有六個子區(qū)域。具體地，在本實施例中，像素電極71b和公共電極72b被彎曲五次。除了被彎曲了五次的像素電極71b和公共電極72b以外的結構與圖5A所示的實施例的結構類似。
而且在本實施例的結構中，液晶分子的扭轉方向在子區(qū)域之間的邊界附近是穩(wěn)定的。因此，可以進行均勻而穩(wěn)定的顯示。注意，圖8所示的LCD能夠按照與圖5A所示的LCD的制造方法相類似的制造方法來進行制造。
(第四實施例)現(xiàn)在，參考圖9A、圖9B和圖10A到圖10C描述根據(jù)本發(fā)明第四實施例的LCD。在本實施例中，使用有機中間層膜60在與柵極總線55A和漏極總線56A的層不同的層上形成像素電極71C和公共電極72C。由銦錫氧化物(ITO)制成的像素電極71C和公共電極72C以與第一實施例相同的圖案形成在有機中間層膜60上。而且，由Cr層圖案形成的柵極總線55A和漏極總線56A分別形成在襯底11和層間絕緣膜57上。
在該實施例中，在襯底11上配置了柵極總線55A并且在柵極總線55A上形成了層間絕緣膜57。然后，在層間絕緣膜57上配置了漏極總線56A，然后在漏極總線56A上形成了鈍化膜59。而且，在該鈍化膜59上配置了像素電極71C和公共電極72C。像素電極71C通過接觸孔61連接到Cr層，該Cr層與漏極總線56A形成在同一層上。公共電極72C通過接觸孔62連接到Cr層，該Cr層與柵極總線形成在同一層上。
接下來，描述該實施例的液晶顯示設備的制造方法。首先由Cr制成的柵極總線55A形成在例如玻璃襯底的第一襯底11上，并且形成由氮化硅(SiNx)制成的層間絕緣膜57以覆蓋這些組成部分。之后，充當晶體管有源層的a-Si膜以島狀形成在柵極總線55A上，同時在它們之間插入層間絕緣膜57。而且，在其上形成由Cr制成的漏極總線56A。接下來，形成由SiNx制成的鈍化膜59以覆蓋這些結構。然后，在該鈍化膜59上形成有機中間層膜60。該有機中間層膜66由例如丙烯酸或者酚醛清漆樹脂的材料制成。像素電極71C和公共電極72C形成于該有機中間層膜60上。如圖9A所示，通過彎曲將像素電極71C和公共電極72C形成為梳齒形狀。然后，通過光刻技術將在公共電極72和像素電極71中的彎曲部分被圖案化為這樣一種形狀，在該形狀中，使得彎曲成V形的部分的頂端進一步向外凸起。在例如玻璃襯底的另一個第二襯底12上形成濾色器和遮光黑矩陣。
由聚酰亞胺制成的定向膜31和32形成在如上所構造的有源矩陣襯底和濾色器襯底的相應表面上。定向膜31和32一致地經(jīng)受定向處理。此后，這兩個襯底放在一起保持例如4.5μm的間隔。然后，例如，在真空倉中，在這兩個襯底之間充填正型的向列型液晶，其折射率各向異性例如為0.067。此后，將各偏振片附著到這兩個襯底的外表面上。
通過本實施例的結構，可以實現(xiàn)這樣的結構，該結構能夠抑制在各像素上從這些總線55A和56A所泄漏的電場的影響。而且在該實施例的結構中，液晶分子的扭轉方向在各子區(qū)域之間的邊界附近是穩(wěn)定的。因此，可以進行均勻且穩(wěn)定的顯示。
(第五實施例)作為本發(fā)明的第五實施例，使用所謂的負型液晶材料構造本發(fā)明的LCD。盡管使用正型液晶材料作為第一至第四實施例的液晶材料，但是在本實施例中采用了負型液晶材料。本實施例的結構與圖5A所示的第一實施例的結構基本類似。但是，由于本實施例采用了負類型液晶材料，因此液晶的初始定向相對于圖5A所示的方向(該圖中的垂直方向)扭轉90度(在該圖中的水平方向)。因此，將像素電極71以及公共電極72的延伸方向和液晶的初始定向方向之間所定義的角度在實際用于顯示的區(qū)域中設置為75度，將該角在子區(qū)域之間的邊界附近設置為45度。本實施例的其它結構與第一實施例的結構類似。在本實施例的結構中，在實際通過將橫向電場施加到液晶以進行顯示的區(qū)域中，將液晶的初始定向方向和液晶驅(qū)動電極的延伸方向之間所定義的角度設置為75度，并且在子區(qū)域之間的邊界附近將該角設置為45度。但是，這些角度的數(shù)值不僅僅限于上述內(nèi)容，只要可以獲得根據(jù)本發(fā)明所述結構的功能，可以將該角度設置在一個較大的范圍內(nèi)。更精確地，對于實際中通過將橫向電場施加到液晶層以進行顯示的區(qū)域，通過在85到65度的范圍內(nèi)設置該角度可以獲得足夠平滑的電壓透光率特性，用于進行大于或等于256階的灰度顯示。此外，在這種情況下，可以將液晶驅(qū)動電壓的最大值設置在大約5到7V的驅(qū)動電壓范圍內(nèi)。因此，也可以對驅(qū)動電壓設置有利的工作范圍。
而且，在子區(qū)域邊界的附近，通過在將相關角設置為小于上述范圍(85到65度)即在75到15度的范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)參考圖6所描述的根據(jù)本發(fā)明結構的功能。為了確保該效果，優(yōu)選將該角設置為小于或等于60度，或者可選地，將該角設置成等于實際用于將橫向電場施加到液晶以進行顯示的區(qū)域上的相關角的兩倍或者更大。而且，通過將該角設置為大于或等于30度，可以避免由于電極較大的彎曲所引起的對像素設計自由度的限制。因此，可以實現(xiàn)極好的液晶顯示設備。
而且，對于通過將橫向電場施加到液晶以進行顯示的區(qū)域來說，假設將液晶分子初始定向方向和液晶驅(qū)動電極的延伸方向之間所定義的角度設為角度θ3，在第一子區(qū)域1和第二子區(qū)域2之間的邊界附近將角度設成角度θ4，然后將由(90°-θ4)所表示的角度設置為大于由(90°-θ3)所表示的角度。優(yōu)選地，由(90°-θ4)所表示的角度兩倍于由(90°-θ3)所表示的角度或者更大。
而且，在該實施例的結構中，液晶分子的扭轉方向在子區(qū)域的附近是穩(wěn)定的。因此，可以進行均勻且穩(wěn)定的顯示。而且，不必說，可以對于本發(fā)明第二至第四實施例所述的結構應用負型液晶材料，同時以90度的數(shù)值扭轉液晶的初始定向方向。
當結合某些優(yōu)選實施例描述本發(fā)明時，可以理解本發(fā)明所包含的主題不限于那些具體實施例。相反，本發(fā)明的主題意在包括所有的、包含在權利要求書中的精神和保護范圍內(nèi)的替代、修改和等同物。
權利要求
1.一種用于液晶顯示設備的液晶驅(qū)動電極，該液晶顯示設備在像素區(qū)域中具有相互嚙合的梳狀電極，每個梳狀電極包括彎曲部分，每個彎曲部分都呈雙V形，通過使被彎曲呈V形的彎曲頂端進一步向外凸起而使其形成為梳狀圖案。
2.如權利要求1所述的液晶驅(qū)動電極，其中所述梳狀電極包括具有多個彎曲部分的圖案，其中每個所述彎曲部分都呈雙V形。
3.一種液晶顯示設備，包括第一襯底；第二襯底，與所述第一襯底相對設置；液晶層，設置在這兩個襯底之間；和驅(qū)動電極，形成在所述第一襯底上，其中該液晶驅(qū)動電極包括梳狀電極，用以沿大體上平行于所述第一襯底的方向?qū)⒁壕?qū)動電場施加到所述液晶層上，以及所述梳狀電極包括彎曲部分，其中每個彎曲部分都呈雙V形，通過使被彎曲呈V形的彎曲頂端進一步向外凸起而形成為梳齒狀圖案。
4.如權利要求3所述的液晶顯示設備，其中將像素區(qū)域分為多個子區(qū)域，當施加驅(qū)動電流時，在由梳狀電極中的各個電極的呈雙V形彎曲部分的中點的連線所定義的邊界處，這些子區(qū)域具有不同的液晶分子的定向方向。
5.如權利要求3所述的液晶顯示設備，其中該梳狀電極包括像素電極和具有多個彎曲部分的公共電極，每個彎曲部分都呈雙V形。
6.如權利要求3所述的液晶顯示設備，其中液晶層包括正型液晶組分。
7.如權利要求6所述的液晶顯示設備，其中將液晶層中的液晶分子的初始定向方向和梳狀電極中除彎曲部分以外的部分上的電極的延伸方向之間所限定的角度設置在5度至25度的范圍內(nèi)，以及將液晶層中的液晶分子的初始定向方向和梳狀電極中的彎曲部分處的電極的延伸方向之間所限定的角度設置在15度至75度的范圍內(nèi)。
8.如權利要求6所述的液晶顯示設備，其中，液晶層中液晶分子的初始定向方向和該梳狀電極中除彎曲部分以外的部分上的各電極的延伸方向之間所定義的角度θ1小于液晶層中的液晶分子的初始定向方向和該梳狀電極中彎曲部分處的電極的延伸方向之間所定義的角度θ2。
9.如權利要求8所述的液晶顯示設備，其中角度θ2大于或等于角度θ1的兩倍。
10.如權利要求3所述的液晶顯示設備，其中該液晶層包括負型液晶組分。
11.如權利要求10所述的液晶顯示設備，其中將液晶層中液晶分子的初始定向方向和該梳狀電極中除彎曲部分以外的部分上的電極的延伸方向之間所定義的角度設置在85度至65度的范圍內(nèi)，并且將液晶層中液晶分子的初始定向方向和位于該梳狀電極中彎曲部分處的電極的延伸方向之間所定義的角度設置在75度至15度的范圍內(nèi)。
12.如權利要求10所述的液晶顯示設備，其中液晶層中液晶分子的初始定向方向和該梳狀電極中除彎曲部分以外的部分上的電極的延伸方向之間所定義的角度θ3大于液晶層中液晶分子的初始定向方向和該梳狀電極中彎曲部分處的電極的延伸方向之間所定義的角度θ4。
13.如權利要求12所述的液晶顯示設備，其中角度θ3和角度θ4滿足以下公式2(θ3-90°)≥(θ4-90°)
14.如權利要求3所述的液晶顯示設備，其中將該梳狀電極中的彎曲部分上的電極之間的距離設置為大于該梳狀電極中的除彎曲部分以外的部分上的電極之間的距離的0.2倍。
15.如權利要求3所述的液晶顯示設備，其中該梳狀電極中彎曲部分處的電極寬度小于該梳狀電極中除彎曲部分以外的部分處的電極寬度。
16.如權利要求5所述的液晶顯示設備，其中將該梳狀電極的像素電極和公共電極設置在不同層上。
17.如權利要求5所述的液晶顯示設備，其中該梳狀電極的像素電極和公共電極設置在與插入在它們之間的中間層膜的同一層上。
18.如權利要求17所述的液晶顯示設備，其中所述中間層膜是有機中間層膜。
19.一種制造液晶顯示設備的方法，包括通過在絕緣襯底上以梳齒形狀和以彎曲形狀對液晶驅(qū)動電極進行構圖來形成第一襯底；與第一襯底相對置地設置第二襯底；在這兩個襯底之間的間隙中插入液晶層，其中對液晶驅(qū)動電極的彎曲形狀進行構圖以包括呈雙V形的各個彎曲部分，以使得被彎曲呈V形的彎曲頂端進一步向外凸起。
20.如權利要求19所述的制造液晶顯示設備的方法，其中該液晶驅(qū)動電極包括像素電極和公共電極，并且所述像素電極和所述公共電極形成在不同的層上。
21.如權利要求19所述的制造液晶顯示設備的方法，其中該液晶驅(qū)動電極包括像素電極和公共電極，并且所述像素電極和所述公共電極形成在同一層上。
22.如權利要求19所述的制造液晶顯示設備的方法，其中使用正型液晶組分作為液晶層的液晶材料。
23.如權利要求19所述的制造液晶顯示設備的方法，其中使用負型液晶組分作為液晶層的液晶材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示設備的液晶驅(qū)動電極，該多象限面內(nèi)開關模式的液晶顯示設備在每個像素區(qū)域中應用了相互嚙合的梳狀電極。梳狀電極包括彎曲部分，每個彎曲部分都呈雙V形，且其通過使被彎曲呈V形的彎曲頂端進一步向外凸起而形成雙V形。這種結構在多個象限的每兩個鄰近區(qū)域之間的邊界附近使得液晶分子的扭轉方向穩(wěn)定，并抑制了由于視角變化而引起的顯示著色。
文檔編號G02F1/1337GK1885104SQ20061009083
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月26日 優(yōu)先權日2005年6月24日
發(fā)明者鈴木照晃 申請人:Nec液晶技術株式會社