CN1602443A - 高纵横比液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器，该液晶显示器包括下部基片、以及形成于该下部基片上的栅极线和数据线(20，70)同时彼此交叉以限定像素区域。在各像素区域中形成像素电极(91－95)同时通过开口图案被分割成多个部分(91－93)。将薄膜晶体管与像素电极、栅极线(20)、以及数据线(70)连接。上部基片面对具有共同电极(400)的下部基片。共同电极(400)具有用于将多个部分(91－93)分割成多个小区域的开口图案(410，420，430)。在相关区域内根据液晶分子的平均方向将小区域分成第一和第二水平小区域及第一垂直小区域。将第二水平小区域排列在第一垂直小区域和置于第一垂直小区域的左右侧的数据线(70)之间。第一水平小区域设置在第一垂直小区域的上下侧中的至少一侧。

Description

高纵横比液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器，更具体地，涉及一种利用区域分割件将像素区域分割为多个小区域，从而制得宽视角的垂直取向液晶显示器。

背景技术

通常，液晶显示器(“LCD”)包括具有共同电极和滤色器的上部面板、具有薄膜晶体管(“TFTs”)和像素电极的下部面板、以及夹在两个面板之间的液晶层。向像素电极和共同电极施加互不相同的电位以产生电场，其将液晶分子进行重新取向，从而通过调整光的透射比来显示图像。

通常窄的视角是液晶显示器的严重缺陷。为了克服这种缺陷，正在开发扩大视角的多种技术。例如，已经提出液晶分子可以与上部和下部面板垂直取向，同时在像素电极和共同电极处形成一定的开口图案或突出部。

例如，当使用开口图案时，在像素电极和共同电极上分别形成开口图案，利用这些开口图案形成的散射场调整液晶分子的倾斜方向，从而扩大视角。

另一方面，当使用突出部图案时，在上部和下部面板上形成的像素电极和共同电极上分别形成突出部，从而利用通过突出部失真的电场调整液晶分子倾斜方向。

此外，在下部面板上形成的像素电极上形成开口图案，同时在上部面板的共同电极上形成突出部。利用开口图案和突出部形成的散射场控制液晶分子倾斜方向，同时形成多个小区域(microdomains)。

而且，低亮度是液晶显示器的又一缺陷。当亮度低时，在周围光强的地方能见度变差。为了增加液晶显示器的亮度，最大限度增加光透射比或光可以通过的面积比率(纵横比)。特别是利用区域分割件将像素区域分割为多个小区域，从而获得宽视角的液晶显示器，在区域分割件周边光被遮挡，所以应当增大纵横比以提高亮度。

为了增大纵横比，需要形成尽可能宽的像素电极，应使黑阵的宽变得最小。

然而，若形成宽的像素电极，相邻像素电极之间的距离就会变近，两者间电压相互影响对方，在边界处形成较强的散射场。该散射场在液晶长轴对像素电极的边界线成垂直的方向倾斜的区域中，沿着有助于区域形成方向起作用，但在液晶的长轴对像素电极的边界线成平行的方向倾斜的区域中，则沿着妨碍区域形成方向起作用。所谓妨碍区域形成方向意味着液晶倾斜方向较散乱。像这种液晶散乱的部分在图像上显示为条纹。因此，形成较宽的像素电极，会出现条纹加重的部分。如图7所示，像素的下部左右侧(A区)中，可看出条纹加重。此外，如图8所示，估计在像素左右侧(B区)中可能产生半圆形条纹。另外，因为使黑阵宽度变得最小，所以用黑阵不能遮住这种条纹，导致画质下降。

发明内容

本发明提供一种液晶显示器，其中水平区域排列在垂直区域的两侧。

在一个具体实施例中，该液晶显示器包括第一绝缘基片；多条第一信号线，形成于第一基片上；多条第二信号线，形成于第一基片上并与第一信号线绝缘交叉；像素电极，形成于由第一和第二信号线的交叉限定的像素区域，通过第一区域分割件将像素电极分割成多个部分；薄膜晶体管，与第一和第二信号线及像素电极连接；第二绝缘基片，面对第一绝缘基片；以及共同电极，形成于第二绝缘基片上，具有用于将多个部分分割成多个小区域的第二区域分割件，其中多个小区域包括第一和第二水平小区域及第一垂直小区域，水平和垂直小区域根据在其中的液晶分子的长轴的平均方向进行分类，将第二水平小区域置于第一垂直小区域和第二信号线之间，而第一水平小区域设置在第一垂直小区域的上下侧中的至少一侧。

多个小区域还包括第二垂直小区域，该第二垂直小区域设置在第一水平小区域的上下侧中的至少一侧。两个相邻的第二信号线之间的间距以一定长度为周期重复变化，而与像素电极的第二信号线相邻的边具有与第二信号线相同的图案，以致像素电极具有窄部分和宽部分，其中窄部分包括第一水平小区域和第二垂直小区域，而宽部分包括第一垂直小区域和第二水平小区域。

多条第三信号线，形成于第一基片上并与第二信号线绝缘交叉。多个辅助存储电容器电极，与第三信号线绝缘重叠并与像素电极电连接。辅助存储电容器电极与第二区域分割件重叠。

第二分割件包括设置在共同电极上的开口图案，该开口图案具有水平开口和垂直开口，而水平开口包括第一部分和与第一部分的一端部连接的两个第一支路以及与第一部分的另一端部连接的两个第二支路，以致像素电极部分之一含有两个第一垂直区域和两个第二水平区域。

在另一具体实施例中，该液晶显示器包括第一绝缘基片；栅极布线，形成于第一绝缘基片上且包括栅极线和栅极；栅极绝缘层，形成于栅极布线上；半导体层，形成于栅极绝缘层上；数据布线，形成于半导体层上并包括数据线、源极和漏极、与栅极线交叉的数据线；保护层，形成于数据布线上并具有露出漏极的接触孔；像素电极，形成于保护层上，与数据线及栅极线中至少一部分重叠，且具有通过第一开口图案被分成的多个部分；第二绝缘基片，面对第一绝缘基片；共同电极，形成于第二绝缘基片上，具有用于将多个部分分割成多个小区域的第二开口图案；以及液晶层，置于像素电极和共同电极之间；其中多个小区域包括第一和第二水平小区域和垂直小区域，将水平和垂直小区域根据液晶层的液晶分子的平均长轴方向进行分类，将第二水平小区域置于垂直小区域和数据线之间，将第一水平小区域设置在垂直小区域的上下侧中至少一侧。

在一个具体实施例中，保护层由低介电CVD层组成，具有2-4微米的厚度。

附图说明

本发明的上述和其它优点将通过参考附图详细地描述其优选实施例，从而变得更加明显，其中：

图1是根据本发明第一实施例的用于液晶显示器的薄膜晶体管阵列面板的平面图；

图2是根据本发明第一实施例的用于液晶显示器的滤色器面板平面图；

图3示出了当从正面看时根据本发明第一实施例的用于液晶显示器的像素电极和共同电极；

图4是图3沿着线IV-IV′的液晶显示器的截面图；

图5示出了根据本发明第二实施例的用于液晶显示器的像素电极和共同电极；

图6A是向左右像素电极分别施加-5V和5V电压，向数据线施加-5V电压时的等位线和液晶分子排列状态模拟图；

图6B是向左右像素电极分别施加-5V和5V电压，向数据线施加5V电压时的等位线和液晶分子排列状态模拟图；以及

图7和图8是显示在超高纵横比液晶显示器中显示条纹照片。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够实施本发明，现参照附图详细说明本发明的优选实施例。但是，本发明可表现为不同形式，它不局限于在此说明的实施例。在附图中，为了清楚起见夸大了各层的厚度及区域。在全篇说明书中对相同元件附上相同的符号，应当理解的是当提到层、区域、基片、和面板等元件在别的部分“之上”时，指其直接位于别的元件之上，或者也可能有别的元件介于其间。相反，当某个元件被提到“直接”位于别的部分之上时，指并无别的元件介于其间。

图1是根据本发明第一实施例的用于液晶显示器的薄膜晶体管阵列面板的平面图。图2是根据本发明第一实施例的用于液晶显示器的滤色器面板平面图。图3示出了当从正面看时根据本发明第一实施例的用于液晶显示器的像素电极和共同电极。图4是图3沿着线IV-IV′的液晶显示器的截面图。

在TFT阵列面板中，在绝缘基片10上形成栅极线20和存储电容器线30同时沿水平方向延伸。栅极线20上连接有凸起形态的栅极21，而存储电容器线30上连接有支线形态的存储电容器电极31。存储电容器线30非线性延伸。即，多个棒以假想的水平直线为中心轮流上下稍微错开排列，而连接部将这些棒进行相互连接。存储电容器电极31沿垂直方向延伸。

在栅极布线20和21及存储电容器布线30和31上形成栅极绝缘层40。

优选地，在栅极绝缘层40上形成由诸如氢化非晶硅这样的半导体组成的半导体层50。半导体层50与栅极21重叠。

优选地，在半导体层50上形成掺杂n型高浓度杂质的n+氢化非晶硅组成的欧姆接触层(未示出)。将欧姆接触层以栅极21为中心向两侧分离。

在欧姆接触层上形成数据布线70、71、72及辅助存储电容器电极75。数据布线包括沿着垂直方向延伸的数据线70。数据线70非线性延伸。即，多个棒以假想的直线为中心轮流向左右错开排列，相互错开的棒之间用连接部连接。棒之间相互错开的距离根据上下区域和左右区域的占有率来调整。这时，相邻的两数据线70左右错开的顺序相反，所以通过两数据线70在其之间形成的区域的窄部分和宽部分会轮流出现。这在水平方向及垂直方向上都一样。数据线70与存储电容器线30及栅极线20交叉，数据线70和存储电容器线30在两者的连接部相互交叉。还有，辅助存储电容器电极75与数据布线70、71、72相分离，但与存储电容器电极31重叠。

优选地，在数据布线70、71、72和辅助电极75上形成由2-4um左右厚度组成低介电的保护层80。组成保护层80的低介电绝缘层有用等离子增强化学淀积(PECVD，plasma enhanced chemical vapordeposition)方法沉积的a-Si:C:O层和a-Si:O:F层(低介电CVD层)等。用PECVD方法沉积的a-Si:C:O层或a-Si:O:F层(低介电CVD层)的介电常数为4以下(例如，介电常数在2-4之间)，其介电常数很低。另外，保护层80具有分别部分露出漏极72和辅助电极75的第一接触孔81和第二接触孔82。

在保护层80上、在相邻两条栅极线20和数据线70相互交叉组成的一个像素区域上形成一个由氧化铟锡(ITO)或氧化锌锡(IZO)组成的像素电极91-95。像素电极91-95通过第一接触孔81和第二接触孔82分别与漏极72和辅助电极75连接。与像素电极91-95连接的辅助电极75只将栅极绝缘层40放在中间与存储电容器电极31重叠，所以可以形成较大的存储电容。

像素电极91-95具有与像素区域形态相同的宽部分和窄部分，由开口部分离为三个部分91-93，用连接部94、95连接它们。第一部分91在栅极线20和数据线70交叉限定的像素区域的窄部分以切掉四个角(以下称为切角)的长方形形态形成，第二及第三部分92、93在像素区域中宽部分以长方形形态形成。这时，优选地，第二及第三部分92、93各角也被切掉。第二部分92通过第一连接部94与第一部分91连接，第三部分93通过第二连接部95与第二部分92连接。像这样，使像素区域具有宽部分和窄部分，可以使区域宽度和区域分割件宽度及数量变得最合适，由此可以提高纵横比。

为了在区域形成所需的适当强度散射场，需要按规定大小形成区域宽度和区域分割件宽度，但在长方形的像素区域较难调整它们。然而，若使像素区域具有窄的宽度和宽的宽度形成，可以根据需要调整它们的窄的宽度和宽的宽度，所以可以容易调整合适的区域和区域分割件宽度，而且，区域分割件数量也可以减少到最低限度。经测定显示，具有长方形形态的像素区域的液晶显示器纵横比为36％，但根据本发明实施例的液晶显示器纵横比为48％。

像素电极91-95的各部分91-93较宽，与数据线70及栅极线20部分重叠形成。这是为了最大限度提高纵横比。像这样，若形成宽的像素电极91-95，那么相邻两个像素之间的距离可以靠近到约5微米。然而，当像素电极91-95与数据线70重叠时，信号干扰可能引起画质的下降。可是由低介电常数和厚的保护层80，相互隔开了数据线70和像素电极91-95，所以对它们之间的信号干扰可以减少到忽略的程度。

下面参照图2和图4说明用于液晶显示器的滤色器面板。

优选地，由玻璃等组成的透明基片100上形成由铬/氧化铬双层结构组成的黑阵200，限定像素区域。在各像素区域形成红、绿、蓝色滤色器300。在滤色器300之上有保护它的外涂层600覆盖滤色器300，在外涂层600上形成由透明导电材料组成的共同电极400。在共同电极400上形成开口图案410、420、430。这时开口图案410、420、430由第一至第三开口410、420、430组成。第一开口410将像素区域宽度窄部分分为左右两部分。第一开口410两端部分逐渐扩张，形成等腰三角形。第二开口420和第三开口430分别具有四个支路421-424和431-434，将像素区域宽度宽的部分分为上下左右七个部分。

另外，黑阵200可由诸如铬这样的金属材料组成，也可以由填加黑色颜料的有机材料组成。而且，黑阵200为了提高纵横比，也考虑整列误差，形成约8微米的最小宽度。

下面参照图3和图4进一步说明该液晶显示器。

将如图1所示的TFT阵列面板和如图2所示的滤色器面板进行取向，并且彼此结合。在两个面板之间注入液晶层900，垂直与面板取向其中包括的液晶分子的指向矢。在基片10、100外部布置两个起偏光片(未示出)，使其偏光轴相互垂直，并且在其中安装补偿板(未示出)。

像素电极90的各部分91-93、以及共同电极400具有的第一至第三开口部410、420、430重叠，将像素区域分割为多个小区域。由第一部分91的边界和第一开口410分割的小区域具有两个短边和与数据线70并排方向延伸的两个长边。将这种小区域称为“第一水平区域”。由第二及第三部分92、93和第二及第三开口420、430分割的小区域由两个短边和与栅极线20并排的两个长边的垂直区域和位于垂直区域两侧的第二水平区域组成。第二水平区域是通过第二及第三开口420、430的支路421-424和431-434和第二及第三部分92、93的左右侧壁分割的区域。以上所述的水平区域意味着包含在相关区域的液晶分子的平均长轴向水平方向(与栅极线并排的方向)倾斜的小区域，垂直区域意味着包含在相关区域的液晶分子的平均长轴向垂直方向(与数据线并排的方向)倾斜的小区域。

另外，像素电极90的各部分91-93由两个长边和两个边组成，各部分的长边与数据线70或栅极线20并排，例如与起偏光片的起偏光轴形成45°角。

像以上形态布置像素电极91-95和开口410、420、430，相邻的像素电极之间距离较近，所以可以去除条纹的产生。

如上所述，若形成宽的像素电极，相邻的像素电极之间距离变近，两电压相互影响对方，在边界部形成较强的散射场。图6A和图6B显示这种条纹。图6A和图6B所示，与数据线电压无关，与像素电极边界线垂直的方向形成散射场。这种散射场在液晶长轴对像素电极边界线成垂直方向倾斜的区域中，向着有助于区域形成的方向起作用，但在液晶长轴对像素电极边界线成平行方向倾斜的区域中，向着妨碍区域形成的方向起作用。所谓妨碍区域形成是指液晶分子倾斜方向较散乱。像这种液晶分子散乱的部分在图像上显示为条纹。因此，形成较宽的像素电极，会出现条纹加重的部分。图7的A部分及图8的B部分相当于这种部分。

然而，像本发明的第一实施例，在第二及第三开口420、430两端布置支路，从而将像素区域中与数据线70相接的部分都形成水平区域，那么这些水平区域就成为液晶长轴对像素电极的边界线成垂直方向倾斜的区域。因此，因相邻像素电极影响而形成的散射场向着有助于水平区域形成的方向起作用，就不会产生如图7或图8的条纹。这样防止了条纹自身的产生，所以即使充分缩小黑阵宽度，也可以防止黑阵未能遮盖条纹而引起的画质下降。

在共同电极400上形成的开口410、420、430在相邻的像素区域之间形成180度旋转对称结构，所以减少了开口410、420、430引起的共同电极400的电阻增加的问题。即，开口410、420、430起控制共同电极400的导电通道的作用。然而，开口410、420、430之间距离越近，其导电通道就越窄，增加了电阻。但像本发明，若在像素区域之间使其能180度旋转对称布置开口410、420、430，则容易保持开口410、420、430之间的距离在一定大小以上。

而且，使其具有窄的宽度和宽的宽度形成像素区域，从而根据需要调整其窄的宽度和宽的宽度，容易使区域和区域分割件宽度变得最适合，而且，使区域分割件数量也变得最小。通过它可以使纵横比变得最大。

另外，在结合薄膜晶体管阵列面板和滤色器面板的过程中，虽然产生某种程度的整列误差，但只改变水平或垂直区域的大小，不形成区域分割，所以在宽广区域不产生条纹。因此，扩大了允许误差范围。

图5示出了根据本发明第二实施例的用于液晶显示器的像素电极和共同电极。本发明优选实施例除了共同电极400具有的第一开口410具有支路411-414之外，与根据本发明第一实施例的液晶显示器结构相同。因此，在第二实施例中，由第一像素部分91边界和第一开口410分割的小区域分为两种。其中之一是具有两个短边和与数据线70并排方向延伸的两个长边的第一水平区域，另一个则是由第一开口410支路411-414和第一像素部分91的上下侧壁分割的第二垂直区域。

由于设置第二垂直区域，从而可以防止因栅极线20放在中间，相邻的两个像素电极91-95之间形成的散射场而产生条纹。

在像素电极和共同电极上形成的开口的布置可以有各种变形，替代开口也可以设置突出部等变形。

如上所述，使像素区域具有宽度窄部分和宽度宽部分，从而使区域宽度和间距及数量变得最适合。在垂直区域左右两侧布置水平区域，在水平区域上下两侧布置垂直区域，从而防止像素电极的靠近引起的条纹的产生，增加了上下基片的整列误差允许范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶显示器，包括：

第一绝缘基片；

多条第一信号线，形成于所述第一基片上；

多条第二信号线，形成于所述第一基片上并与所述第一信号线绝缘交叉；

像素电极，形成于由所述第一和所述第二信号线的交叉限定的像素区域，通过第一区域分割件将所述像素电极分割成多个部分；

薄膜晶体管，与所述第一和所述第二信号线及所述像素电极连接；

第二绝缘基片，面对所述第一绝缘基片；以及

共同电极，形成于所述第二绝缘基片上，具有用于将多个部分分割成多个小区域的第二区域分割件，

其中所述多个小区域包括第一和第二水平小区域及第一垂直小区域，所述水平和垂直小区域根据在其中的液晶分子的长轴的平均方向进行分类，将所述第二水平小区域置于所述第一垂直小区域和所述第二信号线之间，而所述第一水平小区域设置在所述第一垂直小区域的上下侧中的至少一侧。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述多个小区域还包括第二垂直小区域，所述第二垂直小区域设置在所述第一水平小区域的上下侧中的至少一侧。

3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，两个相邻的第二信号线之间的间距以一定长度为周期重复变化，而与所述像素电极的所述第二信号线相邻的边具有与所述第二信号线相同的图案，以致所述像素电极具有窄部分和宽部分，其中所述窄部分包括所述第一水平小区域和所述第二垂直小区域，而所述宽部分包括所述第一垂直小区域和所述第二水平小区域。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，两个相邻的所述第二信号线之间的间距以一定长度为周期重复变化，而与所述像素电极的所述第二信号线相邻的边具有与所述第二信号线相同的图案，以致所述像素电极具有窄部分和宽部分。

5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，所述像素电极的所述窄部分包括所述第一水平小区域，而所述像素电极的所述宽部分包括所述第一垂直小区域和所述第二水平小区域。

6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，还包括：

多条第三信号线，形成于所述第一基片上并与所述第二信号线绝缘交叉；以及

多个辅助存储电容器电极，与所述第三信号线绝缘重叠并与所述像素电极电连接。

7.根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于，所述辅助存储电容器电极与所述第二区域分割件重叠。

8.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二分割件包括形成于所述共同电极上的开口图案，所述开口图案具有水平开口和垂直开口，而所述水平开口包括第一部分和与所述第一部分的一端部连接的两个第一支路以及与所述第一部分的另一端部连接的两个第二支路，以致所述像素电极部分之一含有两个第一垂直区域和两个第二水平区域。

9.一种液晶显示器，包括：

第一绝缘基片；

栅极布线，形成于所述第一绝缘基片上且包括栅极线和栅极；

栅极绝缘层，形成于所述栅极布线上；

半导体层，形成于所述栅极绝缘层上；

数据布线，形成于所述半导体层上并包括数据线、源极和漏极、与所述栅极线交叉的所述数据线；

保护层，形成于所述数据布线上并具有露出所述漏极的接触孔；

像素电极，形成于所述保护层上，与所述数据线及所述栅极线中至少一部分重叠，且具有通过第一开口图案被分成的多个部分；

第二绝缘基片，面对所述第一绝缘基片；

共同电极，形成于所述第二绝缘基片上，具有用于将所述多个部分分割成多个小区域的第二开口图案；以及

液晶层，置于所述像素电极和所述共同电极之间；

其中所述多个小区域包括第一和第二水平小区域和垂直

小区域，将所述水平和垂直小区域根据所述液晶层的液晶分子的平均长轴方向进行分类，将所述第二水平小区域置于所述垂直小区域和所述数据线之间，将所述第一水平小区域设置在所述垂直小区域的上下侧中至少一侧。

10.根据权利要求9所述的液晶显示器，其特征在于，所述保护层包括低介电CVD层，具有2-4微米的厚度。

Images