專(zhuān)利名稱(chēng)：液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容涉及液晶顯示器(LCD)。更具體地，本公開(kāi)內(nèi)容涉 及能夠?qū)崿F(xiàn)寬視角的液晶顯示器。
背景技術(shù)：
最近，為了對(duì)傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備的窄視角進(jìn)行改善，已經(jīng)發(fā)展了用于液 晶顯示設(shè)備的各種驅(qū)動(dòng)方法，包括圖案垂直取向(PVA: patterned vertical alignment)模式、多象限垂直取向(MVA )模式、以及超圖案垂直取向(S-PVA) 模式。
使用S-PVA模式的LCD設(shè)備典型地包括各自具有兩個(gè)子像素的像素區(qū) 域，且兩個(gè)子像素中的每個(gè)包括被施加不同電壓的主像素電極和子像素電 極，以在像素區(qū)域中形成具有相互不同灰度的液晶域。由于觀(guān)看S-PVA模式 LCD設(shè)備的人類(lèi)觀(guān)眾察覺(jué)到在主像素電極和子像素電極之間存在的兩個(gè)灰 度級(jí)的幻影(phantom)中間值，所以該S-PVA模式LCD設(shè)備有助于防止或 減少由在中間灰度級(jí)下的伽馬曲線(xiàn)失真導(dǎo)致的所顯示圖像的側(cè)面可視性方 面的退化，由此改善S-PVA模式LCD設(shè)備的側(cè)面可視性。
S-PVA模式LCD設(shè)備根據(jù)其驅(qū)動(dòng)方法而可以被分類(lèi)為耦接電容器型 (CC型)和雙晶體管型(TT型)。
CC型S-PVA模式LCD設(shè)備還包括在主像素電極和子像素電極之間插 入的耦接電容器。這個(gè)耦接電容器降低施加到主像素電極的主數(shù)據(jù)電壓的電 壓電平，從而將降低的數(shù)據(jù)電壓施加到子像素電極作為子像素電壓，該子像 素電壓具有比主像素電壓的電壓電平低的電壓電平。
TT型S-PVA模式LCD設(shè)備使用兩個(gè)分離的薄膜晶體管，將具有不同電壓電平的主像素電壓和子像素電壓分別施加到主像素電極和子像素電極。
與TT型S-PVA模式LCD設(shè)備相比，CC型S-PVA模式LCD設(shè)備具有 例如亮度退化和相對(duì)差的側(cè)面可視性的劣勢(shì)。另一方面，TT型S-PVA模式 LCD設(shè)備具有比傳統(tǒng)CC型S-PVA模式LCD設(shè)備更好的亮度特性和側(cè)面可 視性。然而，由于在TT型S-PVA模式中需要兩個(gè)晶體管，其制造成本大大 地增加，并且由于必須被各個(gè)柵極控制信號(hào)單獨(dú)控制的TFT的數(shù)量是存在于 CC型S-PVA模式LCD設(shè)備中的兩倍，所以難以使TT型S-PVA模式采用 高速驅(qū)動(dòng)方法。
同時(shí)，在通過(guò)改變施加到與像素電極重疊的存儲(chǔ)電極的電壓而實(shí)現(xiàn)寬視 角的存儲(chǔ)擺動(dòng)(swing)方法的情況下，亮度和側(cè)面可視性特性更好，且制 造成本低。在存儲(chǔ)擺動(dòng)方法中，亮度和側(cè)面可視性特性隨電壓變化增加而改 善；然而，當(dāng)存儲(chǔ)電極的電壓變化增加時(shí)，在黑色亮度范圍內(nèi)的透射率不希 望地增加，并因此導(dǎo)致對(duì)比度的急劇降低。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)提供了 一種采用存儲(chǔ)擺動(dòng)方法的液晶顯示器，其能夠增加亮度和 側(cè)面可視性并同時(shí)防止對(duì)比度的過(guò)度降低。
在示例性實(shí)施例中，液晶顯示器包括陣列基板，該陣列基板具有像素電 極結(jié)構(gòu)和薄膜晶體管(TFT),該TFT在水平掃描時(shí)間段(1H)期間切換地 將所供應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓傳送到像素電極結(jié)構(gòu)的電極。所述實(shí)施例還包括面向陣 列基板的相對(duì)基板和插入在陣列基板和相對(duì)基板之間的液晶材料層。所述像 素電極結(jié)構(gòu)包括主存儲(chǔ)電極(MSE),接收其電壓電平變化(例如在脈沖 狀態(tài)中)的第一公共電壓；主像素電極(MPE),與所述主存儲(chǔ)電極重疊以 定義第一存儲(chǔ)電容器，當(dāng)TFT切換為傳導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，所述MPE接收凝:據(jù)電壓 作為主像素電壓，該主像素電壓隨后根據(jù)所述第一公共電壓的電壓變化而改 變。所述像素電極結(jié)構(gòu)包括在顯示器的平面圖中與主存儲(chǔ)電極隔開(kāi)的子像素 電極(SPE )，在TFT被切換為傳導(dǎo)狀態(tài)時(shí)該SPE也接收數(shù)據(jù)電壓作為子像 素電壓，但是該子像素電壓之后不會(huì)根據(jù)第 一公共電壓的電壓變化而改變。
在一個(gè)實(shí)施例中，液晶顯示材料層的液晶具有在大約-3.8到大約-2.2的 范圍內(nèi)的介電各向異性(Ae)。
此外，該液晶具有在大約1.155到大約1.385的范圍內(nèi)的彈性常數(shù)比率(K33/K11)。
介電各向異性和彈性常數(shù)比率中:的至少一個(gè)可以在上述范圍內(nèi)選擇。 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，主像素電極的面積與子像素電極的面積的比率 在1:1到1:1.2的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述，由于液晶顯示器利用了具有介電各向異性和/或彈性常數(shù)比率 的液晶，主存儲(chǔ)電極的電壓變化范圍可以被最大化，同時(shí)防止由于第一公共 電壓的施加而導(dǎo)致的不想要的黑色亮度的增加。于是，作為結(jié)果的液晶顯示 器可以展現(xiàn)出增加的亮度，由此改善側(cè)面可視性并同時(shí)可以保持高的對(duì)比 度。


通過(guò)參考接下來(lái)的結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的以上和其它優(yōu)點(diǎn) 將變得更明顯，其中
圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的液晶顯示器的示例性實(shí)施例的分解透視圖； 圖2是示出圖1的液晶顯示器的布局圖； 圖3是沿圖2的I-I，線(xiàn)的剖面圖； 圖4是圖1的等效電路的波形圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的液晶顯示器的透光特性相對(duì)于第 一公共電壓的 電壓變化量的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果的曲線(xiàn)圖6是示出了根據(jù)液晶的介電各向異性在像素電壓和透射率之間的關(guān)系 的曲線(xiàn)圖7是示出了根據(jù)介電各向異性在第一公共電壓的變化量與移位電壓之 間的關(guān)系的仿真結(jié)果的曲線(xiàn)圖；以及
圖8是示出了根據(jù)液晶的彈性常數(shù)比率在透射率和灰度級(jí)電壓之間的關(guān) 系的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施方法
將理解，當(dāng)一個(gè)元件或?qū)颖环Q(chēng)為"在"另一個(gè)元件或?qū)?上"、"連接到" 或"耦接到"另一個(gè)元件或?qū)?，它可以直接在其它元件或?qū)由?、連接到或耦 接到其它元件或?qū)?，或可以存在居間的元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)一元件被稱(chēng)為"直 接在，，另一個(gè)元件或?qū)?上"、"直接連接到"或"直接耦接到"另一個(gè)元件或?qū)訒r(shí)，不存在居間的元件或?qū)?。在整篇說(shuō)明書(shū)中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的 元件。如這里所使用，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括相關(guān)聯(lián)羅刮項(xiàng)的一個(gè)或更多個(gè)的任 意或所有組合。
將理解，盡管這里可以使用術(shù)語(yǔ)第一、第二等來(lái)描述各種元件、組件、 區(qū)域、層和/或部件，這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部件不應(yīng)該限于這些 術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部件和另一個(gè)區(qū)域、 層或部件。因此，在不偏離本發(fā)明的示教的情況下，以下討論的第一元件、 組件、區(qū)域、層或部件可以被稱(chēng)為第二元件、組件、區(qū)域、層或部件。
為了便于描述，可以在這里使用與空間相關(guān)的術(shù)語(yǔ)，例如"在...之下"、
"在…下面"、"低于"、"在…之上"、"高于"等，來(lái)描述如圖中所圖示的一 個(gè)元件或特征與另一個(gè)(多個(gè))元件或(多個(gè))特征之間的關(guān)系。將理解， 與空間相關(guān)的術(shù)語(yǔ)旨在包含使用或操作的設(shè)備除圖中描繪的方位之外的不 同方位。例如，如果圖中的設(shè)備被翻過(guò)來(lái)，被描述為"在"其它元件或特征
"之下"或"下面"的元件將然后被定向?yàn)?在"其它元件或特征"之上"。 因此，示例性術(shù)語(yǔ)"在...之下"可以包括上面和下面二者的方位。設(shè)備還可
以另外地定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其它方位)，并相應(yīng)地解釋這里使用的與空 間相關(guān)的描述符。
這里使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定的實(shí)施例而不是為了限制本發(fā)明。如這 里所使用，單數(shù)形式，"一(a)" "— (an)"和"該，，意欲也包括復(fù)數(shù)形式， 除非上下文另外明確說(shuō)明。還將理解，術(shù)語(yǔ)"包括(includes)"和/或"包括 (including)"在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，表示存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、 操作、元件和/或組件，但不排除存在或增加一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整數(shù)、 步驟、操作、元件、組件和/或其組。
除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有和本 發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員一般理解的相同含義。還將理解，例如那些在 一般使用的字典中所定義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的上下文的 含義一致的含義，而不能以理想化或過(guò)分正式的意義來(lái)解釋?zhuān)沁@里明確 這樣定義。
圖1是示出了根據(jù)本公開(kāi)的液晶顯示器的示例性實(shí)施例的分解透視圖。 參考圖1，液晶顯示器100包括TFT陣列基板110、面向陣列基板110 的相對(duì)基板120、以及插入在陣列基板110和相對(duì)基板120之間的液晶材料材料層(在圖1中未示出)。
陣列基板110包括柵極線(xiàn)GLn、數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm、主存儲(chǔ)線(xiàn)MSL、子存儲(chǔ) 線(xiàn)SSL、雙漏極薄膜晶體管TFT、以及像素電極結(jié)構(gòu)PX。
柵極線(xiàn)GLn在第一方向Dl上延伸并接收柵極脈沖Gn。柵極脈沖Gn 包括在1H水平掃描時(shí)間段期間維持的柵極導(dǎo)通電壓、和在除1H時(shí)間段之 外的其余垂直掃描時(shí)間段期間維持的柵極截止電壓。
數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm在與第一方向Dl基本垂直的第二方向D2上延伸。數(shù)據(jù)線(xiàn) DLm與柵極線(xiàn)GLn絕緣并與之交叉，并接收數(shù)據(jù)電壓Vd。
主存儲(chǔ)線(xiàn)MSL與柵極線(xiàn)GLn基本平行地延伸，并接收交流電或脈沖形 式的第 一公共電壓Vcoml 。
子存儲(chǔ)線(xiàn)SSL與主存儲(chǔ)線(xiàn)MSL基本平行地延伸，并接收直流電(DC ) 形式的第二公共電壓Vcom2 。
薄膜晶體管TFT電連接到柵極線(xiàn)GLn和數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm，以響應(yīng)于柵極脈 沖Gn而將數(shù)據(jù)電壓Vd施加到像素結(jié)構(gòu)PX。如上所提及，薄膜晶體管TFT 是雙漏極的配置，并因此包括第一漏極電極DE1和第二漏極電極DE2。
像素結(jié)構(gòu)PX包括主像素子結(jié)構(gòu)MP和子像素子結(jié)構(gòu)SP。
主像素子結(jié)構(gòu)MP連接到薄膜晶體管TFT的第一漏極電極DE1，而子 像素子結(jié)構(gòu)SP連接到薄膜晶體管TFT的第二漏極電極DE2。
主像素子結(jié)構(gòu)MP包括第一存儲(chǔ)電容器Cstl和第一液晶電容器Clcl。 第一存儲(chǔ)電容器Cstl由主存儲(chǔ)電極MSE、絕緣層和主像素電極MPE構(gòu)成。 主存儲(chǔ)電極MSE被形成為與主像素電極MPE重疊的主存儲(chǔ)線(xiàn)MSL的一部 分。因此，主存儲(chǔ)電極MSE接收交流電形式的第一公共電壓Vcoml。第一 液晶電容器Clcl由主像素電極MPE、液晶層和公共電極CE構(gòu)成。在1H時(shí) 間段期間通過(guò)TFT而將數(shù)據(jù)電壓Vd施加到主像素電極MPE,并在同時(shí)， 將直流電形式的第二公共電壓Vcom2施加到公共電極CE。
子像素子結(jié)構(gòu)SP包括第二存儲(chǔ)電容器Cst2和第二液晶電容器Clc2。第 二存儲(chǔ)電容器Cst2由子存儲(chǔ)電極SSE、絕緣層和子像素電極SPE構(gòu)成。子 存儲(chǔ)電極SSE被形成為與子像素電極SPE重疊的子存儲(chǔ)線(xiàn)SSL的一部分。 因此，子存儲(chǔ)電極SSE接收直流電形式的第二公共電壓Vcom2。第二液晶 電容器Clc2由子像素電極SPE、液晶層和公共電極CE構(gòu)成。在1H時(shí)間段 期間將數(shù)據(jù)電壓Vd施加到子像素電極SPE，且直流電形式的第二公共電壓Vcom2 被施加到公共電極CE。
相對(duì)基板120與陣列基板110耦接并同時(shí)面向陣列基4反110。相對(duì)基板 120包括透明公共電極層(在圖1中未示出)以接收第二公共電壓Vcom2。 分別排列在第一和第二液晶電容器Clcl和Clc2的一端的公共電極CE由分 別與主像素電極MPE和子像素電極SPE重疊的公共電極層的部分形成。因 此，公共電極CE接收第二公共電壓Vcom2 。
液晶材料層位于陣列基板110和相對(duì)基板120之間，以與陣列基板110 和相對(duì)基才反120 —起形成液晶顯示器100。
在本示例性實(shí)施例中，子像素SP包括第二存儲(chǔ)電容器Cst2，然而，第 二存儲(chǔ)電容器Cst2可以被可選地從子像素SP中移除。此外，在所描述的實(shí) 施例中，第二公共電壓Vcom2被施加到公共電極CE和子存儲(chǔ)電極SSE 二 者，然而，兩個(gè)不同的電壓可以被分別施加到公共電極CE和子存儲(chǔ)電極 SSE。
以下，將參考圖2和圖3進(jìn)一步詳細(xì)地描述圖1的液晶顯示器100。 圖2是示出了圖1的液晶顯示器的布局圖，而圖3是沿圖2所示的I-I，
線(xiàn)的剖面圖。在圖2中，為了更好的理解，將省略在圖3中示出的黑矩陣，
以而簡(jiǎn)化布局圖。
參考圖2和圖3,液晶顯示器100包括陣列基板110、相對(duì)基板U0、以 及插入在陣列基板110和相對(duì)基板120之間的液晶材料層130 (在圖3中未 示出)。
陣列基板110包括第一基礎(chǔ)基板111以及在第一基礎(chǔ)基板111上排列的 柵極線(xiàn)GLn、數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm、薄膜晶體管TFT和像素結(jié)構(gòu)PX。
柵極線(xiàn)GLn在第一方向Dl上延伸，且數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm在與第一方向Dl 基本垂直的第二方向D2上延伸。數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm與柵極線(xiàn)GLn絕緣并與之交 叉。
薄膜晶體管TFT電連接到柵極線(xiàn)GLn和數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm。薄膜晶體管TFT 包括從柵極線(xiàn)GLn分出支路的柵極電極GE和從數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm分出支路的源 極電極SE。薄膜晶體管TFT的第一漏極電極DE1電連接到主像素電極MPE， 且薄膜晶體管TFT的第二漏極電極DE2電連接到子像素電極SPE。注意， 在圖2中，分別將TFT源極區(qū)域(SE )耦接到漏極區(qū)域DE1和DE2的晶體 管溝道都是由相同的柵極電壓所控制(施加在GE電極上)。因此單個(gè)柵極控制信號(hào)施加到DEI和DE2。
響應(yīng)于通過(guò)柵極線(xiàn)GLn施加的處于V6n狀態(tài)柵極脈沖Gn，薄膜晶體管 TFT將施加到數(shù)據(jù)線(xiàn)DLm的數(shù)據(jù)電壓Vd耦接到第一和第二漏極電極DE1 和DE2 (將晶體管溝道切換為相應(yīng)傳導(dǎo)模式)。因此，當(dāng)薄膜晶體管TFT導(dǎo) 通時(shí)，主像素電極MPE和子像素電極SPE通過(guò)薄膜晶體管TFT耦接到源極 數(shù)據(jù)電壓Vd。
如圖1所示，主像素結(jié)構(gòu)MP被提供并包括用于形成第一存儲(chǔ)電容器 Cstl的主像素電極MPE和主存儲(chǔ)電極MSE。如圖1所示，子像素結(jié)構(gòu)SP 被提供并包括用于形成第二儲(chǔ)存電容器Csl2的子像素電極SPE和子存儲(chǔ)電 極SSE。
在圖2中，主像素電極MPE被視為通過(guò)第一接觸孔CI電連接到薄膜晶 體管TFT的第一漏極電極DEl,由此切換地耦接以接收數(shù)據(jù)電壓Vd。子像 素電極SPE被視為通過(guò)第二接觸孔C2電連接到薄膜晶體管TFT的第二漏極 電極DE2,由此切換地耦接以接收數(shù)據(jù)電壓Vd。
主像素電極MPE以預(yù)定的距離與子像素電極SPE分隔。當(dāng)TFT中的兩 個(gè)溝道都表現(xiàn)為傳導(dǎo)(導(dǎo)通)時(shí)，在通過(guò)柵極Gn施加導(dǎo)通柵極脈沖Von的 1H時(shí)間段期間，主像素電極MPE通過(guò)導(dǎo)通的薄膜晶體管TFT有效地電連 接到子像素電極SPE。但是，當(dāng)薄膜晶體管TFT后來(lái)在1H時(shí)間段后被截止， 主像素電極MPE從子像素電極SPE電隔離。在本示例性實(shí)施例中，主像素 電極MPE和子像素電極SPE之間的區(qū)域被定義為圖3中所示的第一隔離開(kāi) 口 01,并且第一開(kāi)口 01在大規(guī)模生產(chǎn)期間通過(guò)選擇性地移除(例如，蝕刻) 最初整體的(在PX結(jié)構(gòu)中的)像素電極層的一部分而形成。
主存儲(chǔ)電極MSE在第一方向Dl上延伸并與主像素電極MPE重疊。
關(guān)于參考電壓Vr具有不同極性的第一公共電壓Vcoml(在圖4中所示) 被施加到主存儲(chǔ)電極MSE。施加到主存儲(chǔ)電極MSE的第一公共電壓Vcoml 的極性周期性地反轉(zhuǎn)。
子存儲(chǔ)電極SSE排列在主存儲(chǔ)電極MSE和柵極電極GE之間，并與子 像素電極SPE重疊。具有與參考電壓Vr基本相等的電壓電平的第二公共電 壓Vcom2 (在圖4中示出)被施加到子存儲(chǔ)電極SSE。
相對(duì)基板120包括黑矩陣(black matrix) 122、濾色器層123和公共電 極層124。黑矩陣122包括阻光材料，并在像素的無(wú)效區(qū)域中排列，以防止相鄰像素區(qū)域之間的光泄露。濾色器層123包括紅色、綠色和藍(lán)色濾色器并 排列在對(duì)應(yīng)像素的有效區(qū)域中。公共電極層124形成在黑矩陣122和濾色器 層123上，以接收直流電形式的第二公共電壓Vcom2。在本示例性實(shí)施例中， 濾色器層123排列在相對(duì)基板120中，然而，濾色器層123可以排列在陣列 基板110中。
圖4是施加到圖1到圖3中所示的像素結(jié)構(gòu)PX的信號(hào)的波形圖。 參考圖4,當(dāng)薄膜晶體管TFT在1H時(shí)間段期間響應(yīng)于柵極脈沖Gon而
導(dǎo)通時(shí)，施加到源極電極SE的數(shù)據(jù)電壓Vd耦接到第一和第二漏極電極DEl
和DE2。
在1H時(shí)間段之后，薄膜晶體管TFT截止，且第一和第二漏極電極DE1 和DE2然后^皮有效地互相電隔離。
交流電形式的第一公共電壓Vcoml被施加到主存儲(chǔ)電極MSE。數(shù)據(jù)電 壓Vd在1H時(shí)間段期間被施加到主像素電極MPE。直流電形式的第二/>共 電壓Vcom2 ^皮施加到公共電極CE。
第一公共電壓Vcoml是交流電電壓，其在高于參考電壓Vr的預(yù)定第二 電壓V2和低于參考電壓Vr的預(yù)定第一電壓VI之間擺動(dòng)。第一公共電壓 Vcoml波形的時(shí)間段對(duì)應(yīng)于兩幀。第二公共電壓Vcom2被均勻地維持在參 考電壓Vr的電壓電平上。
第一公共電壓Vcoml受柵極脈沖的產(chǎn)生定時(shí)(generation timing)和數(shù) 據(jù)電壓Vd的極性的影響。當(dāng)在柵極導(dǎo)通脈沖Gon產(chǎn)生后經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間時(shí)， 第一公共電壓Vcoml的電壓電平從較低的第一電壓VI移位到較高的第二電 壓V2。
第一^^共電壓Vcoml的移位定時(shí)Ts在從第一定時(shí)點(diǎn)Tl到第二定時(shí)點(diǎn) T2的范圍內(nèi)，在該第一定時(shí)點(diǎn)Tl柵極脈沖Gn從柵極導(dǎo)通電壓Gon降低到 4冊(cè)極截止電壓Goff;在該第二定時(shí)點(diǎn)T2在第一定時(shí)點(diǎn)Tl開(kāi)始之后經(jīng)過(guò)了 一幀的跨度。在本示例性實(shí)施例中，移位定時(shí)Ts在從第一定時(shí)Tl到從第一 定時(shí)T1開(kāi)始經(jīng)過(guò)了半幀的第三定時(shí)T3的范圍內(nèi)。
同時(shí)，第一公共電壓Vcoml的電壓電平根據(jù)數(shù)據(jù)電壓Vd的極性而上移 或下移。特別地，當(dāng)數(shù)據(jù)電壓Vd具有關(guān)于第二公共電壓Vcom2的正極性時(shí)， 第一公共電壓Vcoml從第一電壓VI上移到第二電壓V2。相反，當(dāng)數(shù)據(jù)電 壓Vd具有關(guān)于第二公共電壓Vcom2的負(fù)極性時(shí)，第 一公共電壓Vcom 1從第二電壓V2下移到第一電壓VI。
當(dāng)柵極導(dǎo)通電壓Gon在1H時(shí)間段期間產(chǎn)生時(shí)，數(shù)據(jù)電壓Vd被分別光' 電到(MP結(jié)構(gòu)的)第一液晶電容器Clcl和(SP結(jié)構(gòu)的)第二液晶電容器 Clc2作為主像素電壓Vp-m和子像素電壓Vp-s。 Wi設(shè)數(shù)據(jù)電壓Vd具有正極 性，如圖4所示，第一/>共電壓Vcoml在移位定時(shí)Ts;陂上移，且Vp-m上 移Vs的量。換句話(huà)說(shuō)，由于施加到主存儲(chǔ)電極MSE的第一公共電壓Vcoml 的電壓電平在定時(shí)點(diǎn)Ts增加，在第一液晶電容器Clcl上發(fā)展形成的主像素 電壓Vp-m增加了 ^J"應(yīng)的移4立電壓Vs 。
于是，在移位定時(shí)Ts之后，充電到第一液晶電容器Clcl的主像素電壓 Vp-m具有比充電到第二液晶電容器Clc2的子像素電壓Vp-s高的電壓電平。
盡管在圖中未示出，應(yīng)該理解，當(dāng)Vd在負(fù)極性模式時(shí)，發(fā)生了相反的 極性操作。假設(shè)數(shù)據(jù)電壓Vd具有負(fù)極性，第一公共電壓Vcoml將替代地在 移位定時(shí)Ts4皮下移。因此，當(dāng)施加到主存儲(chǔ)電極MSE的第一公共電壓Vcoml 的電壓電平降低時(shí)，充電到第一液晶電容器Clcl的主像素電壓Vp-m降低了 移位電壓Vs。
于是，在移位定時(shí)Ts之后，充電到第一液晶電容器Clcl的主像素電壓 Vp-m具有比充電到第二液晶電容器Clc2的子像素電壓Vp-s低的電壓電平。
如上所述，液晶顯示器100將交流電形式(或數(shù)字脈沖電壓形式)的第 一公共電壓Vcoml施加到在主像素MP中排列的第一存儲(chǔ)電容器Cstl的主 存儲(chǔ)電極MSE,從而充電到第一液晶電容器Clcl的主像素電壓Vp-m和充 電到第二液晶電容器Clc2的子像素電壓Vp-s將在時(shí)間點(diǎn)Ts和T2之間發(fā)展 形成互相不同的電壓電平。
結(jié)果，當(dāng)給定的數(shù)據(jù)電壓Vd被施加時(shí)，包括在液晶材料層130中的對(duì) 應(yīng)于主像素MP的液晶分子、和包括在液晶材料層130中的對(duì)應(yīng)于子像素SP 的液晶分子將具有互相不同的取向(alignment)方向。因此，主像素MP和 子像素SP將顯示不同的灰度級(jí)圖像。通常，用戶(hù)察覺(jué)到了通過(guò)混合在主像 素MP和子像素SP中分別顯示的兩個(gè)相鄰圖像而得到的圖像。因此，液晶 顯示器100的側(cè)面可詳見(jiàn)性可以通過(guò)該混合現(xiàn)象而得到改善。
同時(shí)，液晶顯示器100的透射率特性根據(jù)第一公共電壓Vcoml的變化 量而確定。參考圖5,在液晶顯示器100中，透光率隨第一公共電壓Vcoml 脈沖的變化量(絕對(duì)幅度)的增加而增加。在圖5中，x軸表示第一公共電壓Vcoml的變化量，即，圖4中所示的第二電壓V2和第一電壓V1之間的 差值的絕對(duì)值(|V2-V1|)。 y軸表示透射率量，其中y軸的值:100表示相同 尺寸的傳統(tǒng)TT型液晶顯示器的透射率。
如圖5所示，根據(jù)本示例性實(shí)施例的液晶顯示器100與傳統(tǒng)TT型液晶 顯示器相比具有改善的亮度。因此，當(dāng)?shù)谝还搽妷篤coml的變化量增加 時(shí)，可以改善白色亮度特性。但是，由于對(duì)應(yīng)于黑色亮度的黑色電壓的電壓 電平隨第一公共電壓Vcoml的脈沖幅度的增加而增加，所以黑色亮度可能 退化。
因此，在本示例性實(shí)施例中，提出了一種能夠防止由于第一公共電壓 Vcoml的變化量引起的黑色亮度退化的結(jié)構(gòu)。為了防止黑色亮度的退化，建 議提高液晶的門(mén)限電壓。因此，在本示例性實(shí)施例中，應(yīng)該為液晶顯示器100 采用具有各自有下面建議的特定值的介電各向異性As和彈性常數(shù)比率 K33/K11的液晶，以降低所顯示圖像的黑色強(qiáng)度方面的退化。As是sll (平 行)和s丄之間的差值，其中e II符號(hào)表示液晶的長(zhǎng)軸方向的介電常數(shù)，而e丄 表示液晶的短軸方向的介電常數(shù)。此外，K33/K11通過(guò)將K33除以Kll得 到，并且K33表示液晶的彎曲彈性常數(shù)，而Kll表示液晶的斜展(splay) 彈性常數(shù)。
圖6是示出了根據(jù)液晶的介電各向異性在像素電壓和透射率之間的關(guān)系 的曲線(xiàn)圖。
參考圖6，曲線(xiàn)A、 B、 C、 D和E分別對(duì)應(yīng)于-2.2、隱3、 -3.8、 -4.6和-5.4
的介電各向異性Ae。如圖6所示，值增加的門(mén)限電壓電平出現(xiàn)，并在從實(shí) 施例E的制圖到實(shí)施例A的制圖的順序制圖中逐漸增加。因此，對(duì)應(yīng)于曲 線(xiàn)圖A到C的液晶具有比對(duì)應(yīng)于曲線(xiàn)圖D和E的液晶更高的門(mén)限電壓(即， Vthl<Vth2<Vth3<Vth4 )。該結(jié)果表明，液晶的門(mén)限電壓隨著介電各向異性As 絕對(duì)值的減少而變得更高。
此外，當(dāng)介電各向異性As的絕對(duì)值降低時(shí)，透射率在表示黑色亮度的 透光時(shí)間段中慢慢地增加。通常，在垂直取向型液晶顯示器中采用的液晶具 有大約-3.8的介電各向異性As并對(duì)應(yīng)于曲線(xiàn)圖C。于是，當(dāng)為液晶顯示器 100采用具有高于-3.8的更高介電各向異性Ae的液晶時(shí)(換句話(huà)說(shuō)，相對(duì)低 的絕對(duì)值)，可以防止或降低由于主儲(chǔ)存電壓的電壓變化引起的黑色亮度的 增加。因此，介電各向異性As在-3.8〈As《2.2的范圍內(nèi)，并優(yōu)選地，建議-3.2<As<-2.2,來(lái)發(fā)展作為低各向異性的液晶，以改善黑色強(qiáng)度。
圖7是示出了根據(jù)介電各向異性在第一公共電壓的變化量和移位電壓之 間的關(guān)系的仿真結(jié)果的曲線(xiàn)圖。
在圖7中，曲線(xiàn)A，、 B，、 C，、 D，和E，的每一個(gè)具有與圖6中的曲線(xiàn)A、 B、 C、 D和E相同的介電各向異性As。此外，在圖7中，x軸表示第一公 共電壓Vcoml的變化量IV2-V1卜而y軸表示圖4中所示的移位電壓Vs。
參考圖7，移位電壓Vs的變化量從曲線(xiàn)E，到曲線(xiàn)A，逐漸變化。也就是 說(shuō)，在第一公共電壓Vcoml的變化量為大約1.5V的點(diǎn)上，移位電壓Vs的 變化量從曲線(xiàn)E，到曲線(xiàn)A，增加。因此，第一液晶電容器Clcl的主像素電壓 Vp-m的變化量隨著介電各向異性As的絕對(duì)值的減少而增加，結(jié)果，液晶顯 示器100的透射率和側(cè)面可視性得到改善。再次參考圖6，當(dāng)具有低絕對(duì)值 的介電各向異性As的液晶被應(yīng)用到液晶顯示器100時(shí)，由于液晶的門(mén)限電 壓的增加，可以防止黑色亮度問(wèn)題增加，但是，對(duì)應(yīng)于相同灰度級(jí)電壓的透 射率可能降低。但是，如圖7所示，移位電壓Vs隨著介電各向異性As的絕 對(duì)值減少而增加，由此防止如上所述的透射率的降低。
結(jié)果，根據(jù)本公開(kāi)的液晶顯示器100可以采用具有在大約-2.2到大約-3.8 (優(yōu)選地，-2.7>Ae>-3.6 )的范圍內(nèi)的介電各向異性的液晶，義人而可以防止 (或減少)黑色亮度的退化，并可以同時(shí)改善透射率和側(cè)面可視性。
圖8是示出了根據(jù)液晶的變化的彈性常數(shù)比率在透射率和灰度級(jí)電壓之 間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
在圖8中，制圖F對(duì)應(yīng)于第一液晶的彈性常數(shù)比率(K33/K11=1.154)， 而制圖G對(duì)應(yīng)于更優(yōu)選的第二液晶的彈性常數(shù)比率(K33/K11=1.385 )。
如在圖8中看出的，在透射率低于大約0.05的范圍內(nèi)(即，在有問(wèn)題的 黑色亮度可能出現(xiàn)的透射率范圍內(nèi))，制圖G的優(yōu)選實(shí)施例具有比制圖F的 實(shí)施例更小的斜率。換句話(huà)說(shuō)，對(duì)于所施加電壓的大致相等的小變化，在低 于0.05的透射率的范圍內(nèi)的響應(yīng)的透射率變化對(duì)于制圖G的優(yōu)選實(shí)施例相 對(duì)較小，而對(duì)于制圖F的實(shí)施例則較大。由此可以推出，斜率隨著彈性常數(shù) 比率(K33/K11 )的增加而減小。于是，通過(guò)調(diào)整彈性常數(shù)比率(K33/K11 ), 可以獲得在有問(wèn)題的黑色亮度范圍內(nèi)(即，透射率小于大約0.05)的針對(duì)電 壓變化的想要的響應(yīng)率(在可用的限度內(nèi))。
因此，當(dāng)液晶顯示器采用具有等于或大于1.154的彈性常數(shù)比率(K33/K11 )的液晶時(shí)，與更傳統(tǒng)的液晶相比，在較黑或較黑范圍內(nèi)的透射 率的變化范圍減小，結(jié)果，即使對(duì)應(yīng)于黑色亮度的黑色電壓提高了移位電壓 Vs,也可以防止或降低不想要的黑色亮度的增加。但是，當(dāng)彈性常數(shù)比率
(K33/K11 )過(guò)度地增加，灰度級(jí)電壓也增加以獲得相同的透射率。因此， 在根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的一類(lèi)中，期望使用具有在大約1.155到大約 1.385的范圍內(nèi)的彈性常數(shù)比率、并更優(yōu)選的1.154<(K33/K11)< 1.5的液晶， 作為使用的范圍。
此外，相信可以通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整介電各向異性As和彈性常數(shù)比率 K33/K11兩者的值來(lái)最大化透射率，同時(shí)防止不想要的黑色亮度的增加。 由于難以產(chǎn)生帶有上述屬性的任意選擇(值)的單一液晶材料，液晶混
合物可以通過(guò)混合10到20種不同的液晶中的多個(gè)液晶而形成。在用實(shí)際的 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之前，可以使用不同的計(jì)算機(jī)程序來(lái)預(yù)測(cè)混合液晶的特性。
在運(yùn)行生成圖5到圖8中的值的計(jì)算機(jī)仿真中，仿真結(jié)果是在主像素電 極MPE的面積與子像素電極SPE的面積的比率是1 : 1.1的條件下取得的。 然而，也可以期望選擇在大約1:1到l : 1.2的范圍內(nèi)的、主像素電極MPE 和子像素電極SPE的其它面積比率。
根據(jù)上面的公開(kāi)，當(dāng)液晶顯示器利用表現(xiàn)出上述介電各向異性和彈性常 數(shù)比率的一個(gè)或更多個(gè)液晶時(shí)，主存儲(chǔ)電極的電壓變化范圍可以被最大化， 同時(shí)防止在黑色亮度范圍內(nèi)的不想要的透射率增加。于是，這樣的液晶顯示 器可以展現(xiàn)出在白色亮度范圍內(nèi)的增加的亮度并具有提高的側(cè)面可視性，而 不會(huì)展現(xiàn)出在黑色亮度范圍內(nèi)的充分增加的亮度，由此維持高的對(duì)比度。
盡管這里描述了該示例性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本公開(kāi)不是意欲限于這些示 例性實(shí)施例，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員鑒于上面的示教和在根據(jù)以上宗旨 和本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器，包括陣列基板，包括像素電極結(jié)構(gòu)和薄膜晶體管(TFT)，該TFT能操作以選擇性地將所供應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓耦接到像素電極結(jié)構(gòu)的電極；面向陣列基板的相對(duì)基板；和插入在陣列基板和相對(duì)基板之間的液晶材料層；其中所述像素電極結(jié)構(gòu)包括主存儲(chǔ)電極(MSE)，接收其電壓電平能變化的第一公共電壓；主像素電極(MPE)，與所述主存儲(chǔ)電極重疊并耦接到所述TFT，從而接收數(shù)據(jù)電壓作為主像素電壓，該主像素電壓隨后能根據(jù)所述第一公共電壓的電壓變化而改變；子像素電極(SPE)，與所述主存儲(chǔ)電極隔開(kāi)并耦接到所述TFT，從而接收數(shù)據(jù)電壓作為子像素電壓，該子像素電壓不會(huì)根據(jù)所述第一公共電壓的電壓變化而改變，并且其中，液晶顯示材料層的液晶具有在大約-3.8到大約-2.2的范圍內(nèi)的介電各向異性(Δε)。
2. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述液晶具有在大約-3.6 到大約-2.7的范圍內(nèi)的介電各向異性(As)。
3. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述液晶具有在大約1.154 到大約1.5的范圍內(nèi)的彈性常數(shù)比率(K33/K11)。
4. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述液晶具有在大約1.155 到大約1.385的范圍內(nèi)的彈性常數(shù)比率(K33/K11)。
5. 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述液晶具有在大約1.154 到大約1.5的范圍內(nèi)的彈性常數(shù)比率(K33/K11 )。
6. 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述液晶具有在大約1.155 到大約1.385的范圍內(nèi)的彈性常數(shù)比率(K33/K11)。
7. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述主像素電極的面積與 所述子像素電極的面積的比率在1:1到1:1.2的范圍內(nèi)。
8. —種液晶顯示器，包括陣列基板，包括像素電極結(jié)構(gòu)和薄膜晶體管(TFT)，該TFT被操作性地耦接以切換地將所供應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓傳送到像素電極結(jié)構(gòu)； 面向陣列基板的相對(duì)基板；和插入在陣列基板和相對(duì)基板之間的液晶材料層；其中 所述像素電極結(jié)構(gòu)包括主存儲(chǔ)電極(MSE)，接收其電壓和/或脈沖邊緣的定時(shí)能變化的、 具有脈沖波形的第 一公共電壓；主像素電極(MPE)，與所述主存儲(chǔ)電極重疊并耦接到所述TFT， 以在該TFT被切換為傳導(dǎo)模式時(shí)接收數(shù)據(jù)電壓作為主像素電壓，該主像素電 壓然后能根據(jù)所述第一公共電壓的電壓變化，如果存在，而改變；以及子像素電極(SPE),與所述主存儲(chǔ)電極隔開(kāi)并耦接到所述TFT,以 在該TFT被切換為傳導(dǎo)模式時(shí)接收數(shù)據(jù)電壓作為子像素電壓，該子像素電壓 不響應(yīng)于所述第一公共電壓的電壓變化，如果存在，而改變。
9. 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，其中，所述液晶具有在大約1.154 到大約1.5的范圍內(nèi)的彈性常數(shù)比率(K33/K11 )。
10. 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，其中，所述液晶具有在大約1.155 到大約1.385的范圍內(nèi)的彈性常數(shù)比率(K33/K11 )。
11. 如權(quán)利要求10所述的液晶顯示器，其中，所述主像素電極的面積 與所述子像素電極的面積的比率在1:1到1:1.2的范圍內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，其中，所述TFT是雙漏極晶體管。
13. —種用于改善液晶顯示器(LCD)中的側(cè)視可視性的方法，包括 提供具有像素電極結(jié)構(gòu)和薄膜晶體管(TFT)的陣列基板，該TFT在線(xiàn)掃描時(shí)間段期間被操作性地耦接以切換地將所供應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓傳送到像素 電極結(jié)構(gòu)的多個(gè)電極；其中，所述像素電極結(jié)構(gòu)具有主存儲(chǔ)電極(MSE),該主存儲(chǔ)電極接收 其電壓和/或脈沖邊緣的定時(shí)能變化的、具有脈沖波形的第一公共電壓；其中，所述像素電極結(jié)構(gòu)具有主像素電極(MPE),該主像素電極與所 述主存儲(chǔ)電極重疊并耦接到所述TFT，以在該TFT被切換為傳導(dǎo)模式時(shí)接 收數(shù)據(jù)電壓作為主像素電壓，該主像素電壓然后能根據(jù)所述第 一公共電壓的 電壓變化，如果存在，而改變；其中，所述像素電極結(jié)構(gòu)具有子像素電極(SPE),該子像素電極與所述 主像素電極隔開(kāi)并耦接到所述TFT,以在該TFT被切換為傳導(dǎo)模式時(shí)接收數(shù)據(jù)電壓作為子像素電壓，該子像素電壓不響應(yīng)于所述第一公共電壓的電壓 變化，如果存在，而改變，該方法還包括 引起所述第 一公共電壓中的電壓變化。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，促使所述電壓變化的方向?qū)?yīng) 于所供應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓的極性。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括提供與所述陣列基板相鄰的液晶材料層，該液晶材料層包括具有在大約 1.154到大約1.5的范圍內(nèi)的有效彈性常數(shù)比率(K33/K11 )的液晶或液晶混 合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液晶顯示器和用于改善液晶顯示器中的側(cè)視可視性的方法。在液晶顯示器中，圖像定義數(shù)據(jù)電壓被同時(shí)施加到主像素電極(MPE)和電隔離的子像素電極(SPE)，由此分別定義主像素電壓和子像素電壓。MPE定義了第一電容器的一個(gè)板，該第一電容的另一個(gè)板接收第一公共電壓，該第一公共電壓的電壓電平可以在圖像定義數(shù)據(jù)電壓被施加后發(fā)生變化。于是，主像素電壓根據(jù)第一公共電壓的電壓變化而上移或下移。SPE定義了第二電容器的一個(gè)板，該第二電容器的另一個(gè)板接收第二公共電壓。通過(guò)使主像素電壓具有比子像素電壓更大的絕對(duì)幅度，可以提高液晶顯示器的側(cè)面可視性。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK101408703SQ20081017014
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者劉惠蘭, 柳在鎮(zhèn), 勛 金 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社