CN101191921A

CN101191921A - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN101191921A
Application number: CNA2006101573148A
Authority: CN
Inventors: 李元; 孟锴
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Innolux Corp
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: CN101191921B

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，其包括一第一基板，一第二基板、一第三基板、一第一液晶层和一第二液晶层，该第三基板、第一基板和第二基板依次层叠设置，该第一液晶层夹于该第一、第二基板之间，该第二液晶层夹于该第一、第三基板之间。其中，该第一、第二液晶层液晶分子的旋光性相反，并且以该第一基板为对称轴成镜像排列。该液晶显示装置对比度高且视角良好。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明是关于一种液晶显示装置，尤其是关于一种薄膜晶体管液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置因具有低辐射性、体积轻薄短小和耗电低等特点，已广泛应用在手机、个人数字助理、笔记型计算机、个人计算机和电视等领域。按照驱动模式来看，液晶显示装置可分为被动矩阵式(Passive Matrix)和主动矩阵式(Active Matrix)两种，其中，薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)液晶显示装置属于前者。薄膜晶体管液晶显示装置可满足高分辨率和高画质(全色彩)的需求。

请参考图1，其是一种现有技术薄膜晶体管液晶显示装置的结构示意图。该液晶显示装置1包括一第一基板11、一与该第一基板11相对设置的第二基板12以及一夹于该第一、第二基板11、12之间的液晶层13。多个薄膜晶体管114与多个像素电极113间隔设置在该第一基板11朝向该液晶层13的表面，且每一薄膜晶体管114与一像素电极113电连接。该多个薄膜晶体管114、分别与该多个薄膜晶体管114相连的像素电极113，分别与该多个薄膜晶体管114和该像素电极113所对应的第一基板11、第二基板12和位于其中的液晶层13形成多个像素区域。一第一配向层115设置在该多个薄膜晶体管114和该多个像素电极113之上。一第一偏光片112设置在该第一基板11背离该液晶层13的表面。一彩色滤光片层121、一公共电极123和一第二配向层125依次层叠设置在该第二基板12朝向该液晶层13的表面。一第二偏光片122设置在该第二基板12背离该液晶层13的表面。

该液晶层13的液晶分子是扭转向列型(Twisted Nematic，TN)液晶材料。该第一、第二配向层115、125是水平配向且其配向方向垂直。该第一、第二偏光片112、122的偏振方向垂直。该像素电极113和该公共电极123的材料是透明导电材料，如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)。该薄膜晶体管114用于控制其所在像素区域的电压讯号，从而通过驱动液晶分子的偏转来控制光通过量，以形成不同的灰阶显示。该彩色滤光片层121用于实现彩色显示。

请参考图2，其是该液晶显示装置1在亮态与暗态下液晶分子的排列示意图。当该薄膜晶体管114未打开，电压未输入时，液晶分子沿水平方向扭转排列，光线通过该液晶层13时，其偏振方向受到扭转排列的液晶分子的扭转，可顺利通过该第一、第二偏光片112、122，所以该液晶显示装置1为亮态。当该薄膜晶体管114打开，电压输入时，液晶分子沿垂直于该第一、第二基板11、12的方向排列，光线通过该液晶层13时，其偏振方向不发生改变，光线不可通过该第二偏光片122，所以该液晶显示装置1为暗态。通过施加不同值的电压可实现不同的灰阶显示。

然而，由于该第一、第二配向层115、125与位于其附近的液晶分子间具有锚钩能(Anchoring Energy)，施加电压时，该第一、第二配向层115、125附近的液晶分子并不能完全沿垂直于该第一、第二基板11、12的方向排列，使得该液晶显示装置1在暗态时存在漏光现象。

请参考图3，其是该液晶显示装置1的电压与穿透率的曲线图，当电压逐渐升高(达到5V时)，该液晶显示装置1的穿透率不为0，也就是说此时不能实现全黑，仍然有部分光线通过，无法实现完全暗态的显示，从而影响其对比度和视角特性。

发明内容

为了克服现有技术中液晶显示装置对比度小以及视角差的问题，有必要提供一种对比度高且视角良好的液晶显示装置。

一种液晶显示装置，其包括一第一基板，一第二基板、一第三基板、一第一液晶层和一第二液晶层，该第三基板、第一基板和第二基板依次层叠设置，该第一液晶层夹于该第一、第二基板之间，该第二液晶层夹于该第一、第三基板之间，其中，该第一、第二液晶层液晶分子的旋光性相反，并且以该第一基板为对称轴成镜像排列。

相较于现有技术，该液晶显示装置的第一、第二液晶层液晶分子的旋光性相反，并且以第一基板为对称轴两边镜像排列，当暗态显示时，第一或第二液晶层的光学相位延迟完全可由另一液晶层得以补偿，因此不会出现漏光现象。且该第一、第二液晶层的液晶分子在不同的灰阶电压下均呈镜像排列，所以当光线经过一液晶层之后可由另一液晶层在不同角度对其进行光学补偿，由此实现该液晶显示装置的高对比度及良好视角特性。

附图说明

图1是一种现有技术液晶显示装置的结构示意图。

图2是图1中液晶显示装置在亮态与暗态下液晶分子的排列示意图。

图3是图1中液晶显示装置的电压与穿透率的曲线图。

图4是本发明液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。

图5是图4中液晶显示装置在亮态与暗态下液晶分子的排列示意图。

图6是图4中液晶显示装置在亮态与暗态下的光路运作示意图。

图7是本发明液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。

图8是图7中液晶显示装置在亮态与暗态下液晶分子的排列示意图。

图9是图7中液晶显示装置在亮态与暗态下的光路运作示意图。

图10是本发明液晶显示装置第三实施方式的结构示意图。

具体实施方式

请参考图4，其是本发明液晶显示装置第一实施方式的结构示意图。该液晶显示装置2包括一第一基板21，一第二基板22、一第三基板23、一第一液晶层24和一第二液晶层25。该第三基板23、第一基板21和第二基板22依次层叠设置，该第一液晶层24夹于该第一、第二基板21、22之间，该第二液晶层25夹于该第一、第三基板21、23之间。

该第一基板21朝向该第一液晶层24的表面间隔设置有多个薄膜晶体管214与多个第一像素电极213，且每一薄膜晶体管214与一第一像素电极213电连接。该第一基板21朝向该第二液晶层25的表面设置有多个第二像素电极217，该多个第二像素电极217与该多个薄膜晶体管214和第一像素电极213分别对应。该第一基板21包括多个分别对应该多个第二像素电极217的连接孔210，该第二像素电极217通过该连接孔210与该薄膜晶体管214和该第一像素电极213电连接。该多个薄膜晶体管214和多个第一像素电极213上依次层叠设置有一第一偏光片212和一第一配向层215，该第二像素电极217上设置有一第二配向层218。

该第二基板22朝向该第一液晶层24的表面依次层叠设置有一彩色滤光片层221、一第一公共电极223和一第三配向层225，该第二基板22背离该第一液晶层24的表面设置有一第二偏光片222。该第三基板23朝向该第二液晶层25的表面依次层叠设置有一第二公共电极233和一第四配向层235，该第三基板23背离该第二液晶层25的表面设置有一第三偏光片232。

该第一、第二液晶层24、25的液晶分子是扭转向列型液晶材料，其旋光性相反，该第一液晶层24的液晶分子是左旋液晶材料，该第二液晶层25的液晶分子是右旋材料，该第一、第二液晶层24、25的液晶分子以该第一基板21为对称轴成镜像排列。该第一、第二、第三、第四配向层215、218、225、235均为水平配向，该第一、第二配向层215、218的配向方向相同，该第一配向层215与该第三配向层225的配向方向垂直，该第二配向层218与该第四配向层235的配向方向垂直。该第二、第三偏光片222、232的偏振方向平行，其均与该第一偏光片212的偏振方向垂直。该第一、第二像素电极213、217和该第一、第二公共电极223、233的材料是透明导电材料，如氧化铟锡或氧化铟锌。该多个薄膜晶体管214、分别与该多个薄膜晶体管214相连的第一像素电极213，分别与该多个薄膜晶体管214和该第一像素电极213所对应的第一公共电极223和位于其中的第一液晶层24形成多个第一像素区域，该多个第二像素电极217，分别与该多个第二像素电极217对应的第二公共电极233和位于其中的第二液晶层25形成多个第二像素区域，该第一像素区域与该第二像素区域以该第一基板21为对称轴两边对称。该薄膜晶体管214用于控制与其所在的第一、第二像素区域的光通过量，以形成不同的灰阶显示。该彩色滤光片层221用于实现彩色显示。

请一并参考图5和图6，图5是该液晶显示装置2在亮态与暗态下液晶分子的排列示意图，图6是该液晶显示装置2在亮态与暗态下的光路运作示意图。当该薄膜晶体管214未打开，电压未输入时，液晶分子沿水平方向扭转排列，光线经过该第三偏光片232后变成偏振方向与该第三偏光片232的偏振方向平行的偏振光，经过该第二液晶层25时，其偏振方向通过右旋液晶分子顺时针扭转90°，顺利通过该第一偏光片212，经过第一液晶层24时，通过左旋液晶分子逆时针扭转90°，顺利通过该第二偏光片222，所以该液晶显示装置2为亮态。当该薄膜晶体管214打开，电压输入时，该第一像素电极213与该第一公共电极223之间、该第二像素电极217与该第二公共电极233之间同时分别形成方向相反的电场，使该第一、第二液晶层24、25的液晶分子均沿垂直于该第一、第二、第三基板21、22、23的方向排列，光线经过该第三偏光片232后变成偏振方向与该第三偏光片232的偏振方向平行的偏振光，经过该第二液晶层25时，其偏振方向不发生改变，光线不可通过该第一偏光片212，所以该液晶显示装置2为暗态。通过施加不同值的电压可实现不同的灰阶显示。

该液晶显示装置2的第一、第二液晶层24、25的液晶分子的旋光性相反，并且以该第一基板21为对称轴两边镜像排列，当暗态显示时，该第二液晶层25的光学相位延迟完全可由该第一液晶层24得以补偿，因此不会出现漏光现象。且该第一、第二液晶层24、25的液晶分子在不同的灰阶电压下均呈镜像排列，所以当光线经过该第二液晶层25之后可由该第一液晶层24在不同角度对其进行光学补偿，由此实现该液晶显示装置2的高对比度和良好视角特性。

另外，该第一液晶层24的液晶分子也可是右旋液晶材料，而该第二液晶层25的液晶分子是左旋材料。该多个薄膜晶体管214也可设置在该第一基板21朝向该第二液晶层25的表面。该彩色滤光片层221不限于设置在该第二基板22上，也可设置在该第一基板21或该第三基板23上，为了色饱和度的需求，可在任意二基板或者第一、第二、第三基板21、22、23上均设置彩色滤光片。为该液晶显示装置2提供照明的光线也可先经过该第一液晶层24，由该第二液晶层25对其进行光学补偿。

请参考图7，其是本发明液晶显示装置第二实施方式的结构示意图。该液晶显示装置3与第一实施方式的液晶显示装置2的不同之处在于：该第一、第二、第三偏光片312、322、332的偏振方向平行。

请一并参考图8和图9，图8是该液晶显示装置3在亮态与暗态下液晶分子的排列示意图，图9是该液晶显示装置3在亮态与暗态下的光路运作示意图。当该薄膜晶体管314未打开，电压未输入时，液晶分子沿水平方向扭转排列，光线经过该第三偏光片332后变成偏振方向与该第三偏光片332的偏振方向平行的偏振光，经过该第二液晶层35时，其偏振方向通过右旋液晶分子顺时针扭转90°，不可通过该第一偏光片312，所以该液晶显示装置3为暗态。当该薄膜晶体管314打开，电压输入时，该第一像素电极313与该第一公共电极323之间、该第二像素电极317与该第二公共电极333之间同时分别形成方向相反的电场，使该第一、第二液晶层34、35的液晶分子均沿垂直于该第一、第二、第三基板31、32、33的方向排列，光线经过该第三偏光片332后变成偏振方向与该第三偏光片332的偏振方向平行的偏振光，经过该第二液晶层35、第一偏光片312、第一液晶层34时，其偏振方向均不发生改变，光线顺利通过该第二偏光片322，所以该液晶显示装置3为亮态。通过施加不同值的电压可实现不同的灰阶显示。

请参考图10，其是本发明液晶显示装置第三实施方式的结构示意图。该液晶显示装置4与第一实施方式的液晶显示装置2的不同之处在于：该第一、第二液晶层44、45的液晶分子是电控双折射(Electrical Controlled Birefringence，ECB)模态，液晶分子长轴方向与第一、第二、第三偏光片412、422、432的偏振方向相差45°，且该第一、第二液晶层44、45的液晶分子以该第一基板41为对称轴成镜像排列。该第一、第二、第三、第四配向层415、418、425、435均为水平配向，该第一配向层415与该第二配向层418的配向方向相同，该第一配向层415与该第三配向层425的配向方向相反，该第二配向层418与该第四配向层435的配向方向相反。

Claims

1.一种液晶显示装置，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板和一夹于该第一、第二基板之间的第一液晶层，其特征在于：进一步包括一第三基板和一第二液晶层，该第三基板位于该第一基板远离该第二基板的另一边且与该第一基板相对设置，该第二液晶层夹于该第一、第三基板之间，该第一、第二液晶层液晶分子的旋光性相反，并且以该第一基板为对称轴成镜像排列。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：进一步包括多个薄膜晶体管和多个第一像素电极间隔设置在该第一基板朝向该第一液晶层的表面，该每一薄膜晶体管与一第一像素电极电连接。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：进一步包括多个第二像素电极对应该多个薄膜晶体管和第一像素电极设置在该第一基板朝向该第二液晶层的表面。

4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一基板包括多个分别对应该多个第二像素电极的连接孔，该第二像素电极通过该连接孔与该薄膜晶体管和该第一像素电极电连接。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一第一偏光片设置在该多个薄膜晶体管和多个第一像素电极上，一第二偏光片设置在该第二基板背离该第一液晶层的表面，一第三偏光片设置在该第三基板背离该第二液晶层的表面，该第二、第三偏光片的偏振方向平行，该第二、第三偏光片与该第一偏光片的偏振方向垂直。

6.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一第一偏光片设置在该多个薄膜晶体管和多个第一像素电极上，一第二偏光片设置在该第二基板背离该第一液晶层的表面，一第三偏光片设置在该第三基板背离该第二液晶层的表面，该第一、第二、第三偏光片的偏振方向平行。

7.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一、第二液晶层的液晶分子是电控双折射模态，液晶分子长轴方向与第一、第二、第三偏光片的偏振方向相差45°。

8.如权利要求1、5或6所述的液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一第一配向层设置在该第一基板与该第一液晶层之间，一第二配向层设置在该第一基板与该第二液晶层之间，一第三配向层设置在该第二基板与该第一液晶层之间及一第四配向层设置在该第三基板与该第二液晶层之间，该第一、第二、第三、第四配向层均为水平配向，该第一、第二配向层的配向方向相同，该第一配向层与该第三配向层的配向方向垂直，该第二配向层与该第四配向层的配向方向垂直。

9.如权利要求1或7所述的液晶显示装置，其特征在于：进一步包括一第一配向层设置在该第一基板与该第一液晶层之间，一第二配向层设置在该第一基板与该第二液晶层之间，一第三配向层设置在该第二基板与该第一液晶层之间及一第四配向层设置在该第三基板与该第二液晶层之间，该第一、第二、第三、第四配向层均为水平配向，该第一配向层与该第二配向层的配向方向相同，该第一配向层与该第三配向层的配向方向相反，该第二配向层与该第四配向层的配向方向相反。

10.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一液晶层的液晶分子是左旋液晶材料，该第二液晶层的液晶分子是右旋材料；或者该第一液晶层的液晶分子是右旋液晶材料，该第二液晶层的液晶分子是左旋材料。