專利名稱：平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種液晶顯示裝置，尤其是關(guān)于一種平面內(nèi)切換型(In Plane Switching，IPS)液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置，是平面顯示裝置中的一種，其經(jīng)過幾十年來的發(fā)展，不僅在筆記本計算機的應(yīng)用上一統(tǒng)天下并隨著其增長而增長，還在如監(jiān)視器等領(lǐng)域占據(jù)越來越大的份額。而其漸成主流的背后動力，是技術(shù)的顯著進步帶來的顯示效果的提高及價格的下降。
從簡單矩陣驅(qū)動到主動矩陣驅(qū)動，液晶顯示裝置的顯示對比度有了明顯的提高，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中液晶垂直扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致的視角較小的缺陷，許多公司都研發(fā)出相關(guān)的廣視角技術(shù)，而平面內(nèi)切換技術(shù)就是其中頗具優(yōu)勢的一種。它的工作原理是像素電極與公共電極構(gòu)成一平行于基底的電場，使液晶分子在與基底平行的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動以改變光線的透過率，可達到較大的觀察視角。其典型結(jié)構(gòu)是相互平行并交錯排列的梳齒狀的像素電極與公共電極，該種梳齒狀電極結(jié)構(gòu)只有一單域電場，通電時液晶分子只有一個偏轉(zhuǎn)方向，從不同視角觀察，對比度不高且易產(chǎn)生色差。
請參考圖1，是2002年10月1日公告的美國專利第6,459,465號揭示的一種平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置中一像素區(qū)域P，其包括數(shù)據(jù)線115、柵極線113、公共線135、薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)120、公共電極133與像素電極131。該柵極線113與數(shù)據(jù)線115垂直，該公共線135與數(shù)據(jù)線115平行，該公共電極133與該公共線135連接，該薄膜晶體管120設(shè)置在該數(shù)據(jù)線115與該柵極線113交界處，其進一步包括柵極121、源極123和漏極125，分別與該柵極線113、數(shù)據(jù)線115和像素電極131連接。其像素電極131與公共電極133為相互平行并交錯排列，相對于普通梳齒狀電極而言，其改進為像素電極131與公共電極133是彎折條形，產(chǎn)生一雙域電場。
請參照圖2，是圖1所示II區(qū)的放大圖。由于該像素電極131與公共電極133為折線形，因此，在加電壓時，該像素電極131與公共電極133之間產(chǎn)生一雙域電場，在該電場作用下液晶分子130沿兩個方向偏轉(zhuǎn)，使該像素在顯示效果上被分成兩個區(qū)域，在較偏的觀察視角下，該兩區(qū)域引起的色差可相互補償，因此與普通梳齒狀電極相比，采用此電極結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置有較好的廣視角特性。
但是，在折線的彎折處，電場方向為兩個電場方向疊加，該處的液晶分子偏轉(zhuǎn)方向不確定，不能正常偏轉(zhuǎn)，使得光線不能正常通過，導(dǎo)致該平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置亮度降低。
請參照圖3，是在不同的液晶配向方向與電極的夾角下，電壓與透光率的關(guān)系圖。在平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置中，當(dāng)液晶配向方向與電極的夾角較大時，液晶可用較低的電壓驅(qū)動，但其透光率隨驅(qū)動電壓的增加而迅速降低，因此對驅(qū)動電壓的精確度要求較高，也就是對薄膜晶體管和信號線和電極的制程要求較高，而當(dāng)該夾角較小時，透光率不會因驅(qū)動電壓增加而明顯降低，但其所需的驅(qū)動電壓較高。
該現(xiàn)有技術(shù)液晶顯示裝置的雙域電極結(jié)構(gòu)，在驅(qū)動上等同于兩個不同夾角的曲線的平均結(jié)果，因此對制程和驅(qū)動電壓的要求均不需很高，但這種改善效果較為有限。
請參照圖4，是圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置的對比度與視角關(guān)系圖。該平面內(nèi)切換液晶顯示裝置在不同方向視角上的對比度相差較大，其雙域的總和結(jié)果為在上下和左右方向上對比度高，在斜上和斜下方向上對比度較低，其對比度較高的視角范圍占整個圓形視角范圍的比例較小，因此其視角特性不佳。
實用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置亮度較低和驅(qū)動電壓較高缺陷，本實用新型提供一種亮度高、有較佳視角特性、對驅(qū)動電壓和制程要求都較小的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置。
本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其包括第一基底、第二基底、液晶層、多個柵極線與數(shù)據(jù)線、薄膜晶體管、像素電極和公共電極，該第一基底與第二基底相對設(shè)置，該液晶層位于第一基底與第二基底之間，該柵極線、數(shù)據(jù)線、像素電極、公共電極分別設(shè)置在第一基底上，該薄膜晶體管設(shè)置在該柵極線與數(shù)據(jù)線交叉處，其柵極與柵極線連接，源極與數(shù)據(jù)線連接，其特征在于該像素電極至少包括兩個弧形結(jié)構(gòu)，且該兩個弧形結(jié)構(gòu)具有不同的大小。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置的優(yōu)點在于其像素電極與公共電極都是由至少兩個不同大小的弧形結(jié)構(gòu)組成的平滑曲線，其消除了現(xiàn)有技術(shù)中兩域交界處液晶偏轉(zhuǎn)異常的現(xiàn)象，從而提高亮度，其顯示效果為連續(xù)域的總和，因此其在各個方向的視角特性更優(yōu)，同時，其電極方向連續(xù)變化，在驅(qū)動上等于多個不同夾角的曲線的平均結(jié)果，因此對制程和驅(qū)動電壓的要求都較低。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置一像素區(qū)域的平面示意圖。
圖2是第一圖所示II區(qū)的放大圖。
圖3是圖1所示平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置在不同的液晶配向方向與電極的夾角下電壓與透光率的關(guān)系圖。
圖4是圖1所示平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置的對比度與視角關(guān)系圖。
圖5是本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置第一實施方式一像素區(qū)域的平面示意圖。
圖6是圖5沿VI-VI方向的剖面圖。
圖7是圖5所示VII區(qū)放大示意圖。
圖8是本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置第一實施方式的對比度與視角關(guān)系圖。
圖9是本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置第二實施方式的一像素區(qū)域剖面圖。
具體實施方式請參閱圖5與圖6，是本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置第一實施方式一像素區(qū)域的平面示意圖及其沿VI-VI方向的剖面圖，并以圖6所示定義上下左右的方向。該平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置包括第一基底201、第二基底202、液晶層203、多個柵極線211與數(shù)據(jù)線212、多個薄膜晶體管220、至少一公共線213、連接區(qū)231、連接線232、像素電極233與公共電極243、柵極絕緣層262和鈍化層261，該第一基底201與第二基底202相對設(shè)置，該液晶層203位于第一基底201與第二基底202之間，該柵極線211與數(shù)據(jù)線212設(shè)置在該第一基底201上并相互垂直，該薄膜晶體管220設(shè)置在該柵極線211與該數(shù)據(jù)線212交叉處，其包括柵極221、源極222和漏極223，該連接線232與該柵極線211平行，該柵極絕緣層262位于柵極221上。
該公共線213位于第一基底201且與該柵極線211平行，該像素電極233與公共電極243相應(yīng)于該像素區(qū)域設(shè)置，在本實施方式中其都設(shè)置在第一基底201上，該鈍化層261形成于源極222、漏極223與柵極絕緣層262上。該公共電極243與該像素電極233相互平行并交錯排列，其所平行的方向與柵極線211垂直，該像素電極233與該公共電極243都是由至少兩個不同大小的弧形結(jié)構(gòu)組成的平滑曲線。
該柵極線211與該薄膜晶體管220的柵極221連接以傳輸掃描信號，該掃描信號用以控制薄膜晶體管220的開關(guān)，該數(shù)據(jù)線212與薄膜晶體管220的源極222連接以傳輸數(shù)據(jù)信號，即源極222用來接收數(shù)據(jù)信號，薄膜晶體管220的漏極223通過連接區(qū)231與連接線232連接，連接線232與像素電極233連接，因此像素電極233與薄膜晶體管220的漏極223構(gòu)成電學(xué)連接，當(dāng)掃描信號使薄膜晶體管220為開時，漏極223依照源極222接收的數(shù)據(jù)信號發(fā)出相應(yīng)的影像信號。
由于像素電極233與薄膜晶體管220的漏極223構(gòu)成電學(xué)連接，該影像信號被傳送到像素電極233，柵極絕緣層262和鈍化層261位于像素電極233與公共電極243之間，用于隔離兩者以避免其接觸，像素電極233接收影像信號后，其與公共電極243之間的電位差使得兩電極之間形成近似平行于第一基底201與第二基底202的電場，此電場使液晶層203中的液晶分子偏轉(zhuǎn)而改變光線的透過率以顯示圖像。由于像素電極233與公共電極243為由至少兩個不同大小的弧形結(jié)構(gòu)組成的平滑曲線，所以其間形成的電場方向為連續(xù)變化，即連續(xù)域，因此此結(jié)構(gòu)可稱作為連續(xù)域結(jié)構(gòu)。
請參照圖7，是圖5所示VII區(qū)的放大示意圖。該像素電極233至少由第一部分2331、第二部分2332組成，每一部分2331、2332的弧度與大小均不相同。該像素電極233與公共電極243相互平行并交錯排列，當(dāng)有電壓施加于兩者時，液晶層203中的液晶分子(未標(biāo)示)沿電場方向偏轉(zhuǎn)，由于兩電極為平滑曲線，其所形成的電場也連續(xù)變化，因此該像素區(qū)域中的液晶分子的偏轉(zhuǎn)方向也連續(xù)變化。而該像素區(qū)域的透光率是所有液晶分子偏轉(zhuǎn)作用的總和，也可以稱作是連續(xù)電場或連續(xù)域作用的總和，由于消除了現(xiàn)有技術(shù)中的雙域交界處的電場異常及其導(dǎo)致的液晶分子偏轉(zhuǎn)異常，因此現(xiàn)有技術(shù)中的透光率較低的情形得以避免，從而能達到較高的亮度。
請參照圖8，是本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置第一實施方式的對比度與視角關(guān)系圖。由于像素電極233與公共電極243都是由至少兩個不同大小的弧形結(jié)構(gòu)組成的平滑曲線，且相互平行，因此可視作為方向連續(xù)變化的平行微電極的總和，而不是現(xiàn)有技術(shù)中的只有兩個方向的平行電極的組合，因此當(dāng)有電壓施加于像素電極233與公共電極243上時，液晶層203中的液晶分子的偏轉(zhuǎn)亦為連續(xù)變化，一像素區(qū)域中的多個液晶分子相應(yīng)于電極的形狀，有多個偏轉(zhuǎn)方向，因此其對比度在各視角上較為平均，請參考圖4，相比現(xiàn)有技術(shù)中的上下和左右方向高，其它方向較低的四角星形的表現(xiàn)，本實施方式的對比度在除了上下和左右方向的其它方向上有明顯提高，而其在上下和左右方向仍較好，由于觀察者可能在顯示裝置的任一視角而不是僅在上下和左右方向上觀察，因此這種對比度視角特性更符合觀察的要求。
同時，由于電極形狀為由至少兩個不同大小的弧形結(jié)構(gòu)組成的平滑曲線，而液晶的配向為一特定方向，因此其與液晶配向方向的夾角為連續(xù)變化，其驅(qū)動效果等于不同夾角情況下的總和。請參照圖3，當(dāng)液晶配向方向與電極的夾角較大時，液晶可用較低的電壓驅(qū)動，但其透光率隨驅(qū)動電壓的增加而迅速降低，因此對制程要求較高，而當(dāng)該夾角較小時，透光率不會因驅(qū)動電壓增加而明顯降低，但其所需的驅(qū)動電壓較高。因此不同夾角情況下的總和驅(qū)動效果即為可在較低的電壓下驅(qū)動，同時透光率隨電壓增加而下降的速度又較為緩和，而不需使用精確的驅(qū)動電壓，因此對制程的要求較低。
本實施方式中，該數(shù)據(jù)線212也可是平滑曲線，包括兩彎曲部分，分別與像素電極233的兩部分2331、2332對應(yīng)。
請參閱圖9，是本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置第二實施方式一像素區(qū)域的剖面圖。其與第一實施方式不同之處在于公共電極343與像素電極333形成于同一層上。這種結(jié)構(gòu)可消除公共電極343與像素電極333間電場的不對稱性，使電場在平行基板方向更強。
本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置公共電極和像素電極的形狀不限于由至少兩個不同大小的弧形結(jié)構(gòu)組成的平滑曲線狀。一像素區(qū)域中像素電極彎曲部分的數(shù)量并不僅限于本實用新型實施方式所描述，其可根據(jù)公共電極與像素電極的間距及彎曲部分的弧度與大小不同而改變。像素電極各彎曲部分也可以是不連續(xù)分布，而分別通過一導(dǎo)體相互連接。
本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置的公共電極與像素電極的平行方向可與柵極線垂直，此時其公共線與柵極線平行。也可采用與柵極線垂直的公共線，通過增加一與柵極線平行的公共連接線與公共電極連接。該公共線可為一條，也可為多條，其與公共電極可為直接連接或通過其它連接方式構(gòu)成電學(xué)連接。
本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置的公共電極與像素電極對應(yīng)每一像素區(qū)域，其可以設(shè)置在不同基底上，并產(chǎn)生近似平行的電場，即該電場的主要分量在與基底平行的方向上；當(dāng)設(shè)置于同一基底時，可以有如鈍化層等隔離層存在于其間，而使兩電極位于不同層；或?qū)⒐搽姌O與像素電極置于同一層以產(chǎn)生平行性更優(yōu)的電場，此時像素電極與漏極的連接可通過如本實用新型連接區(qū)或其它方式實現(xiàn)。
本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置的公共線、公共電極和像素電極可采用透明導(dǎo)電材料如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)等。當(dāng)采用透明材料時，可獲得較高的開口率，因而會有較高的亮度。
本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置還包括一彩色濾光片(圖未示)，其設(shè)在任一基板上。該彩色濾光片包括多個像素，每一像素包括紅、綠、藍三個子像素，各子像素邊緣至少包括兩個部分，該兩個部分分別向不同方向彎折，與像素電極平行。
權(quán)利要求1.一種平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其包括第一基底、第二基底、液晶層、多個柵極線與數(shù)據(jù)線、薄膜晶體管、像素電極和公共電極，該第一基底與第二基底相對設(shè)置，該液晶層位于第一基底與第二基底之間，該柵極線、數(shù)據(jù)線、像素電極、公共電極分別設(shè)置在第一基底上，該薄膜晶體管設(shè)置在該柵極線與數(shù)據(jù)線交叉處，其柵極與柵極線連接，源極與數(shù)據(jù)線連接，其特征在于該像素電極至少包括兩個弧形結(jié)構(gòu)，且該兩個弧形結(jié)構(gòu)大小不等。
2.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該兩個弧形結(jié)構(gòu)順次連接。
3.如權(quán)利要求2所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該后一弧形結(jié)構(gòu)順著前一弧形結(jié)構(gòu)的延伸方向與之連接。
4.如權(quán)利要求2所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該不同的弧形結(jié)構(gòu)的連接部分是平滑曲線。
5.如權(quán)利要求4所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該由不同弧形結(jié)構(gòu)組成的像素電極為波浪形，含多個波峰與波谷。
6.如權(quán)利要求5所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極的不同波峰或不同波谷的高度不同。
7.如權(quán)利要求5所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極的波峰與波峰或者波谷與波谷或者波峰與波谷之間的距離不等。
8.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極通過連接線及連接區(qū)與薄膜晶體管漏極連接。
9.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極與薄膜晶體管漏極具有電學(xué)連接。
10.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極與公共電極為透明導(dǎo)電材料。
11.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該公共電極與像素電極位于不同基底。
12.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該公共電極與像素電極位于同一基底。
13.如權(quán)利要求12所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該公共電極與像素電極之間存在有隔離層。
14.如權(quán)利要求12所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該公共電極與像素電極位于同一層。
15.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該柵極線與數(shù)據(jù)線相互垂直。
16.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該數(shù)據(jù)線與像素電極平行設(shè)置。
17.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于該數(shù)據(jù)線是由至少兩個不同大小的弧形組成的平滑曲線形狀。
18.如權(quán)利要求1所述的平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其特征在于進一步包括一位于任一基底上的彩色濾光片，該彩色濾光片包括多個子像素，且該彩色濾光片的子像素邊緣與像素電極平行。
專利摘要本實用新型公開一種平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置，其包括第一基底、第二基底、液晶層、多個柵極線與數(shù)據(jù)線、薄膜晶體管、像素電極和公共電極，該第一基底與第二基底相對設(shè)置，該液晶層位于第一基底與第二基底之間，該柵極線、數(shù)據(jù)線、像素電極、公共電極分別設(shè)置在第一基底上，該薄膜晶體管設(shè)置在該柵極線與數(shù)據(jù)線交叉處，其柵極與柵極線連接，源極與數(shù)據(jù)線連接，該像素電極至少包括兩個弧形結(jié)構(gòu)，且該兩個弧形結(jié)構(gòu)具有不同的大小。本實用新型平面內(nèi)切換型液晶顯示裝置消除了現(xiàn)有技術(shù)中兩域交界處液晶偏轉(zhuǎn)異常的現(xiàn)象，提高了亮度及在各個方向的視角特性，同時對制程和驅(qū)動電壓的要求都較低。
文檔編號H01L29/786GK2727795SQ20042004653
公開日2005年9月21日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者陳鵲如, 楊秋蓮 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 群創(chuàng)光電股份有限公司