CN101196657A

CN101196657A - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN101196657A
Application number: CNA2006101193435A
Authority: CN
Inventors: 凌志华; 刘倩; 彭旭辉; 黄忠守
Original assignee: Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-11

Abstract

本发明提供了一种对称倾斜垂直取向液晶显示装置，包括：第一基板和与第一基板相对的第二基板，若干子像素，每个子像素都有若干个薄膜晶体管与其相连，每个子像素内有若干个具有特定形状的电极以形成显示区域，位于第二基板上不带图案或有与第一基板上电极形状类似图案的电极，两基板电极间形成电场，第一基板和第二基板之间具有液晶层，该液晶显示装置加电后液晶分子可以在第一基板电极和第二基板电极形成的倾斜电场间形成无数的畴，从不同的角度观察都可以获得相应方向的视角补偿，从而在实现广视角的同时不增加工艺难度及复杂程度，并有效降低生产成本、提高产品良率。

Description

液晶显示装置

【技术领域】

本发明涉及液晶显示装置，特别是一种具有特定形状电极的对称倾斜垂直取向液晶显示装置。

【背景技术】

作为平板显示器的佼佼者，TFT-LCD目前已经逐渐占据了显示器领域的主导地位。但在观察大屏幕TFT-LCD时，人眼在屏幕中央与边缘的观察角度不一致，导致显示画面在亮度、色度、对比度等方面失真，并有可能严重影响其应用领域。大屏幕TFT-LCD目前多用于对可视角度要求相当严格的高端领域，如航空航天、医疗、图形图像处理等。构型垂直取向(Patterned VerticalAlignment，PVA)广视角技术是垂直取向(Vertical Alignment，VA)模式阵营中的一种。在广视角技术中，它在对比度、水平和垂直可视角度、色彩还原、成本和反应时间等方面的特性均处于LCD行业的前沿。PVA工作于NB(常黑)模式，在未对TFT加电时，显示区域呈现暗态。这种模式大大降低了液晶面板出现“亮点”的可能性。与引入凸起物的MVA技术相比，传统的PVA技术在上下两块透明的氧化铟锡(ITO)电极上交错蚀刻平行的狭缝。图1A是现有技术PVA-LCD装置的像素纵剖面图，包括：第一基板704，位于第一基板704上彼此交叉并限定多个像素的多条扫描线和多条数据线，薄膜晶体管(TFT)，位于多条扫描线和多条数据线的每个交叉处(未画出)；第一基板704上的电极703和第二基板701上的电极702都有平行交替的狭缝708；位于第一基板704外侧的偏光片707，第二基板701外侧的偏光片706，液晶分子705介于第一基板704和第二基板701之间。对此装置加电后，液晶分子705由垂直于第一基板704和第二基板701的方向向平行于两基板的方向取向。也就是说将以某一角度倾斜的液晶分子按4个方向呈放射状配置，通过液晶分子的4畴排列实现广视角。Super-PVA(S-PVA)技术将原来液晶分子的4畴分布变为8畴分布，这样不仅使显示器在水平和垂直方向的可视角度得到补偿，而且斜45°方向上的视角也得到改善。但上述S-PVA液晶显示装置，其像素开口率和某些方向的视角特性仍有待改进。图1B为用“Expert LCD”软件所模拟的常规PVA(电压3.6V/2.0V)对比度相对于视角和方位角的分布图，所用液晶参数为模拟软件中的默认参数。为了进一步提高LCD的视角，专利申请号为200310115748.8的中国发明专利申请提出了一种新型的液晶显示装置。如图2A、2B和2C所示，在间隔液晶相对配置的两基板中的一个基板的液晶侧的面上的像素中形成一方的电极，在另一个基板的液晶侧的面上的至少像素区中形成另一个的电极，上述一方的电极呈多个圆形图形或近似于圆形的图形相互接触地进行配置的形状，使得包围不形成所述一方的电极的区域的上述图形由至少三个的奇数个构成，在上述另一个基板的液晶侧的面上与上述各圆形图形或近似于圆形的图形的大致中心相对的部分上形成有突起体。该装置的目的是借由突起和圆形或近似圆形图形的电极使两基板间液晶分子在电场作用下呈现以上述突起为中心放射状的倾倒的状态。但是微小突起的存在，一方面使LCD的工艺制程复杂，降低了产品的生产良率，另一方面也增加了产品的生产成本。

因此，有必要提出一种工艺制程简单，视角更广的液晶显示装置来解决上述问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的对称倾斜垂直取向(Symmetric Tilt Vertical Alignment，STV)液晶显示装置。在未加电状态，液晶分子垂直于两基板排列；在工作状态时，液晶分子在两基板呈特定形状的电极形成的倾斜电场间呈对称倾斜多畴状排列，从而获得了更大的视角范围，克服了由于现有技术的局限和缺点而导致的众多问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明提供了一种对称倾斜垂直取向液晶显示装置，包括：第一基板和与第一基板相对的第二基板；位于第一基板上并相互交叉的多条扫描线和多条数据线；由所述的多条扫描线和多条数据线所确定的每个子像素都有若干个薄膜晶体管与其相连；每个子像素内有若干个具有特定形状的电极以形成显示区域；位于第二基板上不带图案或有与第一基板上电极形状类似图案的电极；第二基板电极和第一基板上具有特定形状的电极间可以形成电场，且第二基板子像素电极中的电极图案和与其相对应的第一基板的电极图案可以大小不一致或错位排列；第一基板和第二基板之间具有液晶层。

本发明的优点在于：该液晶显示装置加电后液晶分子可以在第一基板电极和第二基板电极形成的倾斜电场间形成无数的畴，从不同的角度观察都可以获得相应方向的视角补偿，因此视角特性比传统的PVA更好，视角可以达到170度及以上的范围。另外，所采用的两基板都不需要具有用于产生倾斜电场的突起，可以减少使用一个掩模版，从而在实现广视角的同时不增加工艺难度及复杂程度，并有效降低生产成本、提高产品良率。

【附图说明】

附图被包括进来以提供对本发明进一步的理解，其被并入且构成说明书的一部分，示出了本发明的实施例，并与文字说明一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1A是现有技术S-PVA液晶显示装置的纵剖面图；

图1B是图1A所示装置的对比度分布图；

图2A是另一现有技术液晶显示装置的一基板的像素结构图；

图2B是图2A所示装置的另一基板的像素结构图；

图2C是图2A所示装置的纵剖面图；

图3A是本发明一实施例的STV-LCD装置的第一基板及第二基板的立体图；

图3B是图3A所示装置的对比度分布图；

图4是图3A所示装置的第一基板子像素平面图；

图5是本发明另一实施例的STV-LCD装置的第一基板及第二基板的立体图；

图6是本发明第三实施例的STV-LCD装置的第一基板及第二基板的立体图；

图7是本发明第四实施例的STV-LCD装置的第一基板及第二基板的立体图；

图8是本发明第五实施例的STV-LCD装置的第一基板及第二基板的立体图。

【具体实施方式】

以下对本发明多个优选实施例进行详细描述，在附图中示出了它们的示例。

如图3A和图4所示，对称倾斜垂直取向(Symmetric Tilt VerticalAlignment，STV)液晶显示装置包括：第一基板100，位于第一基板100上彼此相交叉并限定多个子像素的多条扫描线101和多条数据线102；薄膜晶体管(TFT)，布置于多条扫描线101和多条数据线102的每个交叉处；形成一定形状的像素电极103和公共电极109。每个TFT包括：栅极104，形成在第一基板100上并连接到扫描线101；栅绝缘膜111，由诸如SiN_x或SiO_x的材料形成在栅极104上；半导体层107，形成在栅绝缘膜111上；欧姆接触层112，形成在半导体层107上；以及源极105和漏极106，形成在欧姆接触层112上，并分别连接到数据线102和像素电极103上。像素电极103通过TFT-LCD的接触孔108与其漏极106相连。

此外，像素还包括多个子像素。在每个子像素中，形成有公共电极109，前述像素电极103也位于子像素中。由第一基板100上的像素电极103与第二基板114上的公共电极113形成对称倾斜电场，以使液晶分子116形成对称倾斜多畴排列。具体来说，像素电极103可以具有一定形状(例如，圆形、环形、椭圆轮廓、蛋形轮廓，及矩形或多边形轮廓)。具有一定形状的像素电极103和像素电极连接电极103’形成了像素电极缺口110。

公共电极109连接不同子像素中的其它公共电极。公共电极109与栅绝缘膜111、像素电极103形成存储电容。除此结构外，存储电容还可以由栅极104与栅绝缘膜111、像素电极103形成。在此情况下可以在第一基板100上不制备公共电极109。

当未向第二基板114的公共电极113和第一基板100的像素电极115间施加电压时，如轮廓所示的液晶分子116沿与第一基板100和第二基板114垂直的方向排列。当向上述电极间施加电压后，负性液晶分子116开始沿与电场线方向垂直的方向偏转，形成了无数的畴，这样从不同的角度观察屏幕时都可以获得相应方向的补偿，从而改善了可视角度。当电场足够强的时候，液晶分子116与第一基板100和第二基板114平行。

如上所述，在对两基板之间的液晶分子116加电场后，它们将沿垂直于电场线方向且平行于像素电极和公共电极的方向排列，形成多畴，从而得到了广视角。图3B是根据本发明上述实施例的STV-LCD装置的电极图案所模拟的对比度分布图。比较基于S-PVA模式和STV模式的对比度分布图1B和图3B时可以发现，采用STV模式后显示器的视角明显扩大，尤其是高对比度的视角区域很大程度地增加，同时也提高了显示器的均匀性。图1A所示传统的STV-LCD装置中的液晶分子只有8个畴，而STV显示器的液晶分子可以形成无数个畴，从而形成了如图3B所示的更大的视角。

如图5所示，本发明另一实施例的STV-LCD装置包括：第一基板200，位于第一基板200上彼此相交叉并限定多个子像素的多条扫描线201和多条数据线202；薄膜晶体管(TFT)，布置于多条扫描线201和多条数据线202的每个交叉处；形成一定形状的像素电极203和公共电极209。每个TFT包括：栅极204，形成在第一基板200上并连接到扫描线201；栅绝缘膜211，由诸如SiN_x或SiO_x的材料形成在栅极204上；半导体层207，形成在栅绝缘膜211上；欧姆接触层212，形成在半导体层207上；以及源极205和漏极206，形成在欧姆接触层212上，并分别连接到数据线202和像素电极203上。像素电极203通过TFT-LCD的接触孔208与其漏极206相连。

此外，像素可以包括多个子像素。在每个子像素中，形成有公共电极209、像素电极203，由第一基板200上的像素电极203与第二基板214上的公共电极213形成的对称倾斜电场，以形成液晶分子216的多畴排列。具体来说，像素电极203可以呈具有一定形状的轮廓(例如，圆形、环形、椭圆轮廓、蛋形轮廓或矩形、多边形轮廓)。具有一定形状的像素电极203和像素电极连接电极203’形成了像素电极缺口210。公共电极209连接不同子像素中的其它公共电极。

当在第二基板214的公共电极213和第一基板200的像素电极203间施加电压时，两基板间产生了对称倾斜电场，负性液晶分子216开始沿与电场线方向垂直的方向偏转，逐渐形成了无数的畴，这样从不同的角度观察屏幕都可以获得相应方向的补偿，也就改善了可视角度。当未向这些电极施加电压时，如轮廓所示的液晶分子216沿与第一基板200和第二基板214垂直的方向排列。当对上下基板电极间施加电压时，如实线轮廓所示的液晶分子216沿垂直于电场线的方向排列。当电场足够强时，液晶分子216与第一基板200和第二基板214平行。如上所述，向第一基板和第二基板之间的液晶分子216施加电场后，液晶分子呈对称状多畴排列，从而得到了广视角。

图6示出根据本发明另一实施例的STV-LCD装置的视图。如图6所示，STV-LCD装置包括第一基板300，位于第一基板300上彼此相交叉并限定多个子像素的多条扫描线301和多条数据线302；薄膜晶体管(TFT)，布置于多条扫描线301和多条数据线302的每个交叉处；形成一定形状的像素电极303和公共电极309。每个TFT包括：栅极304，形成在第一基板300上并连接到扫描线301；栅绝缘膜311，由诸如SiN_x或SiO_x的材料形成在栅极304上；半导体层307，形成在栅绝缘膜311上；欧姆接触层312，形成在半导体层307上；以及源极305和漏极306，形成在欧姆接触层312上，并分别连接到数据线302和像素电极303上。像素电极303通过TFT-LCD的接触孔308与其漏极306相连。

此外，像素可以包括多个子像素。在每个子像素中，形成有公共电极309、像素电极303，第一基板300上每个像素电极303与第二基板314上对应的公共电极313大小不一致，从而使两基板间在加电状态形成对称倾斜电场使液晶分子316按多畴排列。具体来说，像素电极303可以呈具有一定形状的轮廓(例如，圆形、环形、椭圆轮廓、蛋形轮廓、矩形轮廓或多边形轮廓)。像素电极303和像素电极连接电极303’形成了像素电极缺口310。公共电极309连接不同子像素中的其它公共电极。

当在第二基板314的公共电极313和第一基板300的像素电极315间施加电压时，其间产生对称倾斜电场，负性液晶分子316开始沿与电场线方向垂直的方向偏转，逐渐形成了无数的畴，这样从不同的角度观察屏幕都可以获得相应方向的视角补偿，也就改善了可视角度。当未向这些电极施加电压时，如轮廓所示的液晶分子316沿与第一基板300和第二基板314相垂直的方向排列。当电场足够强时，液晶分子316与第一基板300和第二基板314平行。如上所示，向第一基板和第二基板之间的液晶分子316施加电场后，液晶分子会呈对称多畴排列，从而得到了广视角。

图7是根据本发明实施例的STV-LCD装置的视图。如图7所示，STV-LCD装置包括第一基板400，位于第一基板400上彼此相交叉并限定多个子像素的多条扫描线401和多条数据线402；薄膜晶体管(TFT)，布置于多条扫描线401和多条数据线402的每个交叉处；形成一定形状的像素电极403和公共电极409。每个TFT包括：栅极404，形成在第一基板400上并连接到扫描线401；栅绝缘膜411，由诸如SiN_x或SiO_x的材料形成在栅极404上；半导体层407，形成在栅绝缘膜411上；欧姆接触层412，形成在半导体层407上；以及源极405和漏极406，形成在欧姆接触层412上，并分别连接到数据线402和像素电极403上。像素电极403通过TFT-LCD的接触孔408与其漏极406相连。

此外，像素可以包括多个子像素。在每个子像素中，形成有公共电极409、像素电极403，第一基板400上的每个像素电极403与第二基板414上对应的公共电极413呈错位排列，从而使两基板间在加电状态能形成对称倾斜电场使液晶分子416按多畴排列。具体来说，像素电极403可以呈具有一定形状的轮廓(例如，圆形、环形、椭圆轮廓、蛋形轮廓、矩形轮廓或多边形轮廓)。像素电极403和像素电极连接电极403’形成了像素电极缺口410。公共电极409连接不同子像素中的其它公共电极。

当在第二基板414的公共电极413和第一基板400的像素电极415间施加电压时，其间产生对称倾斜电场，负性液晶分子416开始沿与电场线方向垂直的方向偏转，逐渐形成了无数的畴，这样从不同的角度观察屏幕都可以获得相应方向的视角补偿，也就改善了可视角度。当未向这些电极施加电压时，如轮廓所示的液晶分子416沿与第一基板400和第二基板414相垂直的方向排列。当电场足够强时，液晶分子416与第一基板400和第二基板414平行。如上所示，向第一基板和第二基板之间的液晶分子416施加电场后，液晶分子会呈对称多畴排列，从而得到了广视角。

图8是根据本发明实施例的STV-LCD装置的视图。如图7所示，STV-LCD装置包括第一基板500，位于第一基板500上彼此相交叉并限定多个子像素的多条扫描线501和多条数据线502；薄膜晶体管(TFT)，布置于多条扫描线501和多条数据线502的每个交叉处；形成一定形状的像素电极503和公共电极509。每个TFT包括：栅极504，形成在第一基板500上并连接到扫描线501；栅绝缘膜511，由诸如SiN_x或SiO_x的材料形成在栅极504上；半导体层507，形成在栅绝缘膜511上；欧姆接触层512，形成在半导体层507上；以及源极505和漏极506，形成在欧姆接触层512上，并分别连接到数据线502和像素电极503上。像素电极503通过TFT-LCD的接触孔508与其漏极506相连。

此外，像素可以包括多个子像素。在每个子像素中，形成有公共电极509、像素电极503，当对第一基板500上的像素电极503与第二基板514上对应的公共电极513间加电后，基板间会形成对称倾斜电场以使液晶分子516按多畴排列。具体来说，像素电极503可以具有矩形或多边形性状。像素电极503和像素电极连接电极503’形成了像素电极缺口510。公共电极409连接不同子像素中的其它公共电极。

当在第二基板514的公共电极513和第一基板500的像素电极515间施加电压时，其间产生对称倾斜电场，负性液晶分子516开始沿与电场线方向垂直的方向偏转，逐渐形成了无数的畴，这样从不同的角度观察屏幕都可以获得相应方向的视角补偿，也就改善了可视角度。当未向这些电极施加电压时，如轮廓所示的液晶分子516沿与第一基板500和第二基板514相垂直的方向排列。当电场足够强时，液晶分子516与第一基板500和第二基板514平行。如上所示，向第一基板和第二基板之间的液晶分子516施加电场后，液晶分子会呈对称多畴排列，从而得到了广视角。

本发明所述的有源矩阵STV-LCD中的有源器件可以是三端有源的单晶硅MOSFET，TFT，或两端有源的MIM，MSM，二极管环，背对背二极管，ZnO变阻器等。

发明所述的对称倾斜垂直取向液晶显示装置的优点是对本装置加电后液晶分子可以在第一基板电极和第二基板电极形成的倾斜电场间呈对称倾斜排列且形成无数的畴，从不同的角度观察都可以获得相应方向的视角补偿，因此视角特性比传统的PVA更好，视角可以达到170度及以上的范围。另外，所采用的两基板都不需要具有能产生倾斜电场的突起，从而不增加工艺难度及复杂程度，可以降低生产成本，提高产品良率，大大优于现有技术的实施方式。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。对于本领域的技术人员，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明的具有盘状电极的构型垂直取向液晶显示装置进行各种变化或各种修改。由此，本发明旨在覆盖落在所附权利要求及其等同物的范围内的对本发明的变型和修改。

Claims

1.一种液晶显示装置，该装置在工作状态下使液晶分子呈对称倾斜垂直取向，具有多个像素，包括：

第一基板和与第一基板相对的第二基板；

位于第一基板上并相互交叉的多条扫描线和多条数据线；

由所述多条扫描线和数据线的交叉所限定的若干个子像素，每个子像素都由若干个薄膜晶体管相连；

所述第一基板每个子像素内形成有存储电容；

若干个子像素组成一个像素；

基板上每个子像素的电极形成显示区域；

位于第一基板和第二基板之间的液晶层；

其特征在于：第一基板上每个子像素的电极具有特定的形状，且设于第二基板上的电极不需经过光刻或其它特定工艺制成。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的子像素电极形状能使液晶分子在工作状态下呈对称倾斜垂直取向，例如，圆形、环形、椭圆轮廓、蛋形轮廓，及矩形或多边形轮廓。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的子像素内的若干个电极图案可以呈一定规则排列，中间由连接电极连接。

4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的子像素所有电极图案可以封闭或不封闭。

5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的第一基板电极和第二基板电极之间形成对称倾斜电场。

6.一种液晶显示装置，该装置在工作状态下使液晶分子呈对称倾斜垂直取向，具有多个像素，包括：

第一基板和与第一基板相对的第二基板；

位于第一基板上并相互交叉的多条扫描线和多条数据线；

由所述多条扫描线和数据线的交叉所限定的多个子像素，每个子像素都由若干个薄膜晶体管相连；

所述第一基板每个子像素形成有存储电容；

若干个子像素组成像素单元；

每个子像素的电极形成显示区域；

位于第一基板和第二基板之间的液晶层；

其特征在于：第一基板上每个子像素的电极具有特定的形状，且位于第二基板上的电极具有与第一基板的电极形状类似的形状。

7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的子像素电极形状能使液晶分子在工作状态下呈对称倾斜垂直取向，电极形状例如，圆形、环形、椭圆轮廓、蛋形轮廓，及矩形等多边形轮廓。

8.根据权利要求6或7所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的子像素内的多个电极图案可以呈一定规则排列，中间由连接电极连接。

9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的子像素电极图案可以封闭或不封闭.

10.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的第一基板电极和第二基板电极之间形成对称倾斜电场。

11.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的第一基板子像素电极图案和第二基板与其对应的电极图案的大小可以不一致。

12.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的第一基板子像素电极图案和第二基板与其对应的电极图案可以呈错位排列。