CN100376942C - 多域垂直取向方式液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种多域垂直取向方式液晶显示装置，其包括相对设置的第一基底与第二基底、多个处于该第一基底与第二基底间的液晶分子、多条设置在第二基底上的栅极线与信号线、分别设置在该第一基底与第二基底的共用电极与多个像素电极、多个分别设置在该共用电极与像素电极上的第一凸块与第二凸块，其中，该多条栅极线与信号线形成多个像素区域，该第一凸块与第二凸块相互平行交错排列，且对应于每一像素区域的第一凸块与第二凸块均为曲线形。

Description

多域垂直取向方式液晶显示装置

【技术领域】

本发明涉及一种液晶显示装置，尤其涉及一种多域垂直取向(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)方式液晶显示装置。

【背景技术】

液晶显示装置中的液晶本身不具发光特性，通过采用电场控制液晶分子扭转而实现光的通过或不通过，从而达到显示的目的。在传统液晶显示装置中，在两玻璃基底的表面形成电极，以形成控制液晶分子扭转的电场，该电极使用透明材料，且两基底的电极相对设置，从而形成与基底表面相垂直的电场。由于液晶分子具有电性，因此在该电场的控制下，液晶分子取向将垂直于基底表面，但由于液晶分子间的相互作用力和重力等物理力的影响，使得液晶分子的取向不能完全垂直于基底表面，且各液晶分子的倾斜角度不尽相同，从而，当观察者从不同角度观察时，将观察到不同的显示效果，此即为液晶显示装置的视角缺陷。

多域垂直取向方式的液晶显示装置通过将一个像素单元分割成多个区域，使不同区域的液晶分子的取向分散，来扩大该像素的整体视角，从而达到改善该液晶显示装置的视角特性。

一种现有技术多域垂直取向方式液晶显示装置请参阅2002年1月23日公开的中国专利申请第01,121,750号，如图1与图2所示。该多域垂直取向方式液晶显示装置1包括相对设置的第一基底11与第二基底12、分别设置在该第一基底11与第二基底12上且相互交错平行排列的凸块111和121、多个液晶分子16。此外，该多域垂直取向方式液晶显示装置1还包括像素电极、共用电极、配向膜、薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)、相位补偿膜、偏光装置等，但是，该组件均未在图1与图2中示出。

在第二基底12上形成被连接至该薄膜晶体管的像素电极，在第一基底11上形成共用电极，该凸块111设置在该共用电极上，该凸块121设置在该像素电极上，在该第一基底11与第二基底12间封入多个液晶分子16，该液晶分子16是介电常数为负且各向异性的液晶材料，因配向膜的限制力而使得液晶分子16的最初取向大致垂直于该第一基底11与第二基底12。

请再参阅图1，是未加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示装置1所处工作状态的示意图。此状态下，薄膜晶体管为OFF状态，凸块111与121间的间隙区域的液晶分子16取向大致垂直于该第一基底11与第二基底12，该凸块111与凸块121附近的液晶分子16的取向大致垂直于该凸块111与121的斜面，由于光沿着液晶分子16的分子轴(即液晶分子的光轴)方向传输时，不会产生双折射，即其偏振态不会发生改变，又因为分别设置在该第一基底11与第二基底12的两偏光装置的偏光轴相互垂直，所以，此时该多域垂直取向方式液晶显示装置1处于暗态。

请再参阅图2，是加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示装置1所处工作状态的示意图。此状态下，薄膜晶体管为ON状态，液晶分子16上施加垂直于第一基底11与第二基底12的电场，由于液晶分子16是介电常数为负且各向异性的液晶材料，电场作用下，该液晶分子16将向与电场方向垂直的方向偏转，再加上凸块111与121的限制，使得该第一基底11与第二基底12间的所有液晶分子16的取向大致垂直于该凸块111与121的斜面。此时，入射光与液晶分子16的分子轴方向存在一定夹角，从而，该入射光的偏振态将发生改变，因此，将有部分光从设置在该第一基底11的偏光装置出射，即该多域垂直取向方式液晶显示装置1处于亮态。

请参阅图3，是薄膜晶体管为ON状态时，该多域垂直取向方式液晶显示装置1的一像素区域内的液晶分子16的倾斜方向示意图。该凸块111与121位于该像素区域内的部分均为“く”形突起构造物，像素电极14是设置在该第二基底12上的透明电极，每一像素区域被分割成红、绿、蓝的三纵长子像素区域(未标示)。该多域垂直取向方式液晶显示装置1的各子像素区域中，该第一基底11与第二基底12间凸块111与121所形成的间隙区域被分割成A、B、C、D四区域，各区域中的液晶分子的取向大致相互相差90度。从而，当薄膜晶体管为ON状态时，该多域垂直取向方式液晶显示装置1的液晶分子16取向于多个方向上，所以视角得以扩大。

但是，该A、B、C、D四区域形成一交界区域(未标示)，该交界区域即为“く”形突起构造物的转角附近区域，由于该交界区域为该A、B、C、D四区域的临界区域，所以，当薄膜晶体管为ON状态时，将出现位于该交界区域的液晶分子16的取向无法与该A、B、C、D四区域的某一区域的液晶分子16取向相同。又因为该多域垂直取向方式液晶显示装置1中，通过设置凸块111与121来控制液晶分子16倾斜取向，从而，液晶分子16的倾斜动作从凸块111与121附近向间隙区域传播，所以，当薄膜晶体管为ON状态时，位于该交界区域的液晶分子16可能不发生倾斜取向。由于当薄膜晶体管为ON状态时，该多域垂直取向方式液晶显示装置1处于亮态，故，此时处于亮态的显示区域中会存在暗区域，从而影响画像品质。

另外，因为该A、B、C、D四区域中，任意区域内的所有液晶分子16的取向大致相同，即当薄膜晶体管为ON状态时，该多域垂直取向方式液晶显示装置1的液晶分子16仅大致取向于四个相互垂直的方向上，从而，无法使得观察者从所有角度上观察时获得相同的画像效果，因此，该多域垂直取向方式液晶显示装置1仍存在一定视角缺陷。

【发明内容】

为克服现有技术多域垂直取向方式液晶显示装置视角特性与画像品质较差的缺陷，本发明提供一种具较佳视角特性与画像品质的多域垂直取向方式液晶显示装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种多域垂直取向方式液晶显示装置，其包括相对设置的第一基底与第二基底、多个处于该第一基底与第二基底间的液晶分子、多个设置在第二基底的栅极线与信号线、分别设置在该第一基底与第二基底的共用电极与多个像素电极、多个分别设置在该共用电极与像素电极上的第一凸块与第二凸块，其中，该多个栅极线与信号线形成多个像素区域，该第一凸块与第二凸块相互平行交错排列，且对应于每一像素区域的第一凸块与第二凸块均为曲线形，且该第一凸块与第二凸块具有连续变化的弯折角度。

相较于现有技术，本发明提供的多域垂直取向方式液晶显示装置中，该第一凸块与第二凸块相互平行交错排列，且对应于每一像素区域的第一凸块与第二凸块均为曲线形，即该第一凸块与第二凸块都有连续变化的弯折角度，而不像先前技术多域垂直取向方式液晶显示装置中的“く”形凸块仅有90度弯折角，从而，当共用电极与像素电极上加载电压时，在垂直于该第一基底与第二基底的电场与该第一凸块与第二凸块的限制下，液晶分子将倾斜取向于多个连续的方向上，所以，无论观察者从任意角度观察时，均可观察到基本相同的画像效果，此说明本发明的多域垂直取向方式液晶显示装置具较佳的视角特性。

又由于该第一凸块与第二凸块都有多个连续变化的弯折角度，从而，在垂直于该第一基底与第二基底的电场和该第一凸块与第二凸块的限制下，即使位于该第一凸块与第二凸块附近的液晶分子也会随着弯折角度的变化而呈现不同的倾斜取向，即不存在现有技术多域垂直取向方式液晶显示装置中无法产生倾斜取向的分子，也即当本发明的多域垂直取向方式液晶显示装置处于亮态时，不会存在暗区，因而相较于现有技术的多域垂直取向方式液晶显示装置，本发明的多域垂直取向方式液晶显示装置具较佳的画像品质。

综上所述，本发明提供的该技术方案的多域垂直取向方式液晶显示装置都具有较佳的视角特性与较佳的画像品质。

【附图说明】

图1是一种现有技术多域垂直取向方式液晶显示装置未加电压时所处工作状态的示意图。

图2是图1所示多域垂直取向方式液晶显示装置加电压时所处工作状态的示意图。

图3是图1所示多域垂直取向方式液晶显示装置加电压时一像素区域内的液晶分子的取向示意图。

图4是本发明多域垂直取向方式液晶显示装置第一实施方式一像素区域的电极分布示意图。

图5是图4所示多域垂直取向方式液晶显示装置未加电压时所处工作状态的示意图。

图6是图4所示多域垂直取向方式液晶显示装置加电压时所处工作状态的示意图。

图7是本发明多域垂直取向方式液晶显示装置第二实施方式加电压时所处工作状态的示意图。

图8是本发明多域垂直取向方式液晶显示装置第三实施方式加电压时所处工作状态的示意图。

【具体实施方式】

本发明多域垂直取向方式液晶显示装置的第一实施方式如图4、图5与图6所示，该多域垂直取向方式液晶显示装置2包括相对设置的第一基底21与第二基底22、多个处于该两基底21及22间的液晶分子26、多条设置在第二基底22的栅极线25与信号线27、分别设置在该第一基底21与第二基底22的共用电极23与多个像素电极24、分别设置在该共用电极23与像素电极24上的第一凸块211与第二凸块221，其中，该多个栅极线25与信号线27形成多个矩形像素区域，该像素区域可沿垂直于该第二基底22的方向延伸至第一基底21，该第一凸块211与第二凸块221相互平行交错排列，且每一像素区域内的第一凸块211与第二凸块221均为曲线形，该曲线可满足如下函数：

                X＝A sin(πY/L)

其中，X、Y分别为水平方向与垂直方向的变量，A为第一凸块211与第二凸块221的水平间距，L为该像素区域的长度，且0≤Y≤L。

该液晶分子26是介电常数为负且各向异性的液晶材料，该共用电极23与像素电极24均采用透明导电材料制成，如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化锌锡(Indium Zinc Oxide，IZO)等。另外，该多域垂直取向方式液晶显示装置2还包括配向膜、相位补偿膜、偏光装置等，但均未在图4、图5和图6中示出。

该第二基底22上，多条平行排列的栅极线25与多条平行排列的信号线27相互垂直，该栅极线25与信号线27之间设置有绝缘膜(图未示)，该栅极线25与信号线27间的每一交叠处设置一薄膜晶体管20。该薄膜晶体管20有一源极(图未示)连接至信号线27，有一闸极(图未示)连接至栅极线25，该信号线27与薄膜晶体管20上设置有绝缘保护膜(图未示)，每两相邻的栅极线25与信号线27形成的像素区域内设置有像素电极24。

每一像素电极24横长约为100μm，纵长约为300μm，每一像素电极24上设置有一曲线形第二凸块221，对应于像素电极24第二凸块的宽度约为7μm。该共用电极23设置在该第一基底21邻近液晶分子26一侧，该第一凸块211设置在该共用电极23邻近液晶分子26一侧，且该第一凸块211与第二凸块221相互交错平行排列，即对应于一像素区域，该第一凸块211为一圆弧形。该第一凸块211宽约10μm，高约1.5μm。另外，该第一凸块211与第二凸块221的横截面为三角形。

请再参阅图5，是未加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示装置2所处工作状态的示意图。此状态下，薄膜晶体管为OFF状态，由于配向膜、第一凸块211与第二凸块221的限制，从而，位于第一凸块211与第二凸块221间的间隙区域的液晶分子26的取向大致垂直于该第一基底21与第二基底22，位于该第一凸块211与第二凸块221附近的液晶分子26的取向大致垂直于该第一凸块211与第二凸块221的斜面，由于光沿着液晶分子26的分子轴(即液晶分子之光轴)方向传输时，不会产生双折射，又因为分别设置在该第一基底21与第二基底22的两偏光装置的偏光轴相互垂直，所以，此时该多域垂直取向方式液晶显示装置2处于暗态。

请再参阅图6，是加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示装置2所处工作状态的示意图。此状态下，薄膜晶体管为ON状态，液晶分子26上施加垂直于第一基底21与第二基底22的电场，由于液晶分子26是介电常数为负且各向异性的液晶材料，电场作用下，该液晶分子26将向与电场方向垂直的方向偏转，再加上凸块211与221的限制，使得该第一基底21与第二基底22间的所有液晶分子26的取向大致垂直于该凸块211与221的斜面。此时，入射光与液晶分子26的分子轴方向存在一定夹角，从而，该入射光的偏振态将发生改变，所以，将有部分光能量从设置在该第一基底的偏光装置出射，即该多域垂直取向方式液晶显示装置2处于亮态。

由于对应于每一像素区域，该第一凸块211与第二凸块221均为圆弧形，即第一凸块211与第二凸块221都有连续的弯折角度，从而，当共用电极23与像素电极24上加载电压时，在垂直于该第一基底21与第二基底22的电场与该第一凸块211与第二凸块221的限制下，液晶分子26将倾斜取向于多个连续变化的方向上，所以，无论观察者从任意角度观察时，均可观察到基本相同的画像效果，表明本发明的多域垂直取向方式液晶显示装置2具较佳的视角特性。

又由于该第一凸块211与第二凸块221都有多个连续变化的弯折角度，从而，在垂直于该第一基底21与第二基底22的电场与该第一凸块211与第二凸块221的限制下，即使位于该第一凸块211与第二凸块221附近的液晶分子26也会随着弯折角度的变化而呈现不同的倾斜取向，即不存在现有技术多域垂直取向方式液晶显示装置中无法产生倾斜取向的分子，也即当该多域垂直取向方式液晶显示装置2处于亮态时，不会存在暗区，因而相较于现有技术的多域垂直取向方式液晶显示装置，本发明多域垂直取向方式液晶显示装置2具较佳的画像品质。

本发明多域垂直取向方式液晶显示装置的第二实施方式如第七图所示，该多域垂直取向方式液晶显示装置3与多域垂直取向方式液晶显示装置2的结构基本相同，不同之处在于：该多域垂直取向方式液晶显示装置3中，每一像素区域的第一凸块311与第二凸块321均为“S”形曲线。

另，与第一实施方式的曲线类似，该“S”形曲线可满足如下函数：

                  X＝A sin(πY/2L)

其中，X、Y分别为水平方向与垂直方向的变量，A为第一凸块311与第二凸块321的水平间距，L为该像素区域的长度，且0≤Y≤L。

图7是加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示装置3所处工作状态的示意图。由于该多域垂直取向方式液晶显示装置3中，每一像素区域的第一凸块311与第二凸块321均为“S”形，即第一凸块311与第二凸块321都有连续的弯折角度，且与多域垂直取向方式液晶显示装置2的第一凸块211与第二凸块221相比，具有更多的弯折角度，从而，液晶分子36可倾斜取向于更多方向，所以，与多域垂直取向方式液晶显示装置2相比，该多域垂直取向方式液晶显示装置3具更宽广的视角特性。

本发明多域垂直取向方式液晶显示装置的第三实施方式如图8所示，该多域垂直取向方式液晶显示装置4与多域垂直取向方式液晶显示装置2的结构基本相同，不同之处在于：该多域垂直取向方式液晶显示装置4中，每一像素区域的第一凸块311与第二凸块321均为多个“S”形组成的波浪形。

另，与第一实施方式的曲线类似，该“S”形曲线可满足如下函数：

                  X＝A sin(πY/(nL))

   其中，X、Y分别为水平方向与垂直方向的变量，A为第一凸块411与第二凸块421的水平间距，L为该像素区域的长度，n为大于或者等于1的整数，且0≤Y≤L。

图8是加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示装置4所处工作状态的示意图。由于该多域垂直取向方式液晶显示装置4中，每一像素区域的第一凸块411与第二凸块421均为多个“S”形组成的波浪形，即第一凸块411与第二凸块421都有连续变化的弯折角度，且与多域垂直取向方式液晶显示装置2的第一凸块211与第二凸块221相比，具有更多的弯折角度，从而，液晶分子46可倾斜取向于更多方向，所以，与多域垂直取向方式液晶显示装置2相比，该多域垂直取向方式液晶显示装置4具更宽广的视角特性。

但是，本发明多域垂直取向方式液晶显示装置并不限于该实施方式所述，例如：该基底可采用玻璃或二氧化硅制成；该绝缘膜可采用氧化硅或氮化硅等绝缘材料制成；该栅极线与信号线系采用金属导电材料制成；该多域垂直取向方式液晶显示装置的配向膜既可同时设置在第一基底与第二基底上，也可仅设置在第一基底或第二基底上；该曲线可为圆弧形等。

Claims (5)

1.一种多域垂直取向方式液晶显示装置，其包括相对设置的第一基底与第二基底、多个处于该第一基底与第二基底间的液晶分子、多条设置在第二基底的栅极线与信号线、分别设置在该第一基底与第二基底的共用电极与多个像素电极和多个分别设置在该共用电极与像素电极上的第一凸块与第二凸块，该多条栅极线与信号线形成多个像素区域，该第一凸块与第二凸块相互平行交错排列，其特征在于：对应于每一像素区域的第一凸块与第二凸块均为曲线形，且该第一凸块与第二凸块具有连续变化的弯折角度。

2.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示装置，其特征在于：该对应于每一像素区域的第一凸块与第二凸块均为圆弧形。

3.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示装置，其特征在于：该对应于每一像素区域的第一凸块与第二凸块均为“S”形。

4.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示装置，其特征在于：该对应于每一像素区域的第一凸块与第二凸块均为多个“S”形组成的波浪形。

5.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示装置，其特征在于：该对应于每一像素区域的第一凸块与第二凸块的形状均为满足如下函数的曲线：

X＝Asin(π Y/(nL))

其中，X、Y分别为水平方向与垂直方向的变量，A为第一凸块与第二凸块的水平间距，L为该像素区域的长度，n为大于0的整数，且0≤Y≤L。

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