CN1637542A - 液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示器件，包括第一基板，其中像素区域由栅极线和数据线确定，所述像素区域划分为反射区域和透射区域，电场导引视窗形成在所述透射区域上，像素电极形成在所述像素区域上，预定级差部分形成在所述反射区域和所述透射区域之间的边界上；正对所述第一基板的第二基板，具有与所述电场导引视窗以预定距离隔开的介质肋；设置在所述第一基板和第二基板间的液晶层。

Description

液晶显示器件
技术领域
本发明涉及液晶显示器件，具体地，涉及能够避免旋转位移和改善孔径比的液晶显示器件。
背景技术
近年来，液晶显示(LCD)器件已经具有诸如低压工作、低功耗、轻重量和纤细外形以及全色等优点。LCD器件广泛应用于手表的显示窗口、计算器、计算机的监视器、具有电视接收功能的监视器、电视机以及手提式终端。
目前，TN(扭曲向列)模式LCD器件存在的问题是视角太窄。因此，人们正在研究加宽该视角的各项技术。作为加宽该视角的典型代表，存在有共平面开关(IPS)模式LCD器件和垂直排列(VA)模式LCD器件。
IPS模式的LCD器件通过在薄膜晶体管(TFT)基板上一起形成像素电极和公共电极来加宽视角。液晶显示用水平方向的横向电场来进行。然而，这种IPS模式的LCD器件存在着由于它的结构特性，孔径比被降低的问题。
同时，VA模式的LCD采用具有负(-)介电各向异性的负型液晶。即，在未施加电压时，液晶分子的较长轴向相对于定向层的平面垂直排列，在施加电压时，液晶分子在定向层的平面上平行排列。利用这个性质，通过调节透光率来显示图像。
这种VA模式的LCD器件通过在基板上形成辅助电极、电场导引视窗(guidewindow)和介质肋(rib)来扭转施加在液晶层上的电场，并用该扭转的电场使液晶分子的取向(director)沿预定方向排列，从而加宽视角。
图1是现有技术的VA模式LCD器件一个单元像素的平面图，图2是沿图1的I-I’线所取的横截面图。参看图1和2，这种VA模式的LCD器件包括：第一基板1和第二基板2；分别沿水平方向和垂直方向形成在第一基板1上、确定像素区的栅极线7和数据线9；被形成在像素区上的电场导引视窗14划分为多个电极的像素电极13；形成在与栅极线7相同层上的辅助电极11；形成在含有栅极线7的第一基板1上的栅极绝缘层3；形成在含有数据线9的栅极绝缘层3上的钝化层5；形成在第二基板2上的黑色矩阵层4；形成在含有黑色矩阵4层的第二基板2上的滤色层6；形成在滤色层6上的公共电极8；形成在公共电极8上的介质肋10；夹在第一基板1和第二基板2之间的液晶层20；形成在钝化层5上的第一定向层15；形成在公共电极8上的第二定向层12。
第一定向层15和第二定向层12可以用聚酰胺、聚酰胺基化合物、聚乙烯醇(PVA)、聚酰胺酸等进行定向处理。这里，在第一定向层15和第二定向层12的任一个上，可以形成沿多个方向定向处理过的多域(multi-domain)。以这种方式在多域中进行定向处理过的LCD器件称作多域垂直排列(MVA)模式LCD器件。这种将在下面说明的VA模式的LCD器件表示MVA模式的LCD器件。
在现有技术的这种VA模式的LCD器件中，当形成在第一基板1上的像素电极13与形成在第二基板2上的公共电极8间产生电场时，由电场导引视窗14和介质肋10形成边缘场，从而液晶分子根据边缘场不同地排列，由此对视角进行补偿。同时，液晶的排列角度或方向可以用施加在第一基板1上形成的辅助电极1上的电压进行控制。
然而，在这种VA模式的LCD器件中，在电场导引视窗14或介质肋10处会产生旋转位移。从而，在产生旋转位移的部分就不能显示出期望的图像，由此图像质量就劣化。
同时，在现有技术的这种VA模式的LCD器件中，由于电场导引视窗14与介质肋10间的间隔很窄(约25μm)，因此存在着孔径比恶化以及很难得到稳定结构的问题。
发明内容
因此，本发明涉及基本上能消除由现有技术的限制和不足而引起的一个或多个问题的LCD器件。
本发明的一个目的是提供一种利用由反射区域和透射区域内的盒间隙(cell gap)而引起的级差(step difference)而能够避免旋转位移和改善孔径比的LCD器件。
本发明其他的优点、目的和特点将在下面的一部分描述中得到阐明，而且对于本领域内的普通技术人员会变得清楚明白，或者可以从本发明的实施得知。本发明的目的和其他的优点可以通过说明书和权利要求书以及附图具体指明的结构而认识到和得到。
为了获得依照本发明目的的这些目的和其他优点，作为具体和广义的描述，本发明提供了一种LCD器件，包括：第一基板，其中像素区域由栅极线和数据线确定，所述像素区域划分为反射区域和透射区域，电场导引视窗形成在所述透射区域上，像素电极形成在所述像素区域上，预定级差部分形成在所述反射区域和所述透射区域之间的边界上；正对所述第一基板的第二基板，具有与所述电场导引视窗以预定距离隔开的介质肋；设置在所述第一基板和第二基板间的液晶层。
所述电场导引视窗可以形成在所述透射区域的中央。
优选地，所述透射区域的盒间隙比所述反射区域的盒间隙大两倍。
所述级差部分可以由形成在对应于所述反射区域的所述像素电极下面上的级差层而形成。
每个所述像素区域可以形成至少不止两个级差层。
所述级差部分可以对称地形成在所述电场导引视窗的左右。
所述像素电极可以被所述电场导引视窗划分为至少不止两个部分。
反射层可以形成在对应于所述反射区域的所述像素电极上和所述反射区域与所述透射区域间的边界上。
优选地，所述介质肋与所述电场导引视窗隔开30-70μm的距离范围。通过以这种方式加宽所述介质肋和所述电场导引视窗间的距离，孔径比可以得到改善。
所述介质肋可以相应于所述反射区域上形成的所述像素电极而形成。
具有彼此沿不同方向排列的数个域的第一和第二定向层可以形成在所述第一和第二基板的每一个上。
所述像素电极可以被划分为一个透射区域和至少不止两个反射区域。
在所述级差部分处产生的边缘场以相同的方向导引在所述电场导引视窗和所述级差部分之间产生的边缘场，由此两个边缘场区域内的液晶的方向就相同。结果，就可以避免在所述电场导引视窗处产生的旋转位移。
同时，在所述级差部分处产生的边缘场以相同的方向导引在所述级差部分和所述介质肋之间产生的边缘场，由此两个边缘场区域内液晶的方向就相同。结果，就可以避免在所述介质肋处产生的旋转位移。
应当理解，本发明前述的一般说明和下面的详细说明都是示例性和例举性的，用来提供给如权利要求所述的本发明进一步的说明。
附图说明
所附附图被包括用于提供给本发明进一步的理解并结合且构成本申请的一部分，这些附图示出本发明的各种实施方式，且与说明书一起用来说明本发明的原理。其中：
图1是现有技术的VA模式LCD器件其一个单元像素的平面图；
图2是沿图1的I-I’线所取的横截面图；
图3是依照本发明一种优选实施方式的VA模式LCD器件其一个单元像素的平面图；
图4是沿图3的II-II’线所取的横截面图；
图5是示出依照本发明一种优选实施方式的VA模式LCD其边缘场方向的示图。
具体实施方式
现在，详细说明本发明的优选实施方式，这些实施例图示在所附附图中。
本发明设计用于解决由旋转位移而引起的图像质量劣化和孔径比劣化问题，而且利用在光透射LCD器件中使用的反射区域和透射区域。
图3是依照本发明一种优选实施方式的VA模式LCD器件一个单元像素(unit pixel)的平面图，图4是沿图3的II-II’线所取的横截面图。
参看图3和4，该VA模式的LCD器件包括：第一基板101，其中像素区域由栅极线107和数据线109确定，且像素区域被划分成反射光的反射区域r和透射光的透射区域t，电场导引视窗114形成在透射区域t上，像素电极113形成在该像素区域上，而且预定的级差部分(step difference part)形成在反射区域r和透射区域t间的边界上；第二基板102，正对第一基板101，具有与电场导引视窗114以预定距离间隔开的介质肋110；夹在第一基板101和第二基板102间的液晶层。
栅极线107和构成薄膜晶体管的栅极(未示出)形成在第一电极101上。栅极绝缘层103形成在含有栅极线107的第一基板101上。在栅极绝缘层103上，形成栅极线109和构成薄膜晶体管的源/漏极(未示出)。在含有数据线109的第一电极101上，形成钝化层105。在此，薄膜晶体管可以包括栅极、源/漏极和活性层(未示出)。这里，优选的是栅极绝缘层103和钝化层105由诸如苯并环丁烯(BCB)、丙烯酸树脂、聚酰胺化合物、SiNx或SiOx等材料形成。至此的说明对本领域来说都是已知的。
如上所述，依照本发明，预定的级差部分G形成在反射区域r和透射区域t间的边界上。即，该级差部分G可以对称地形成在电场导引视窗114的左右。换句话说，若电场导引视窗114存在，则两个级差部分G可以形成在电场导引视窗114的附近。该级差部分G的目的在于避免分别由电场导引视窗114和介质肋110引起的旋转位移。
为了形成级差部分G，在对应于反射区域r的钝化层105上形成级差层118。级差层118并不形成在对应于透射区域t的钝化层105上。从而，级差部分G就可以形成在透射区域t和反射区域r间的边界上。
每个单元像素区域可以形成至少多于两个的级差层118。每个像素区域可以划分成一个透射区域t和至少不止两个反射区域t。
同时，像素电极113形成在包含级差层118的第一基板101上。这里，像素电极113完全覆盖级差层118，而且延伸至透射区域t的中心部分。像素电极113借助于电场导引视窗114而分开。即，在电场导引视窗114上不存在像素电极113。因此，电场导引视窗114凹进像素电极113厚度那么多。而且，相邻的像素电极被电场导引视窗114隔开。因此，在一个单元像素区域上，可以形成至少不止两个像素电极。被电场导引视窗114隔开的像素电极优选地互相连接。像素电极113可以由氧化锡铟(ITO)或氧化锌铟(IZO)形成。在这种情形下，随着电场导引视窗114数目的增加，电场导引视窗114在其显示元件的特性如响应特性、工作电压方面就会得到改善，然而同时，会产生孔径比的缩减。因此，需要适宜地控制电场导引视窗114的数目。
优选的是，像素电极113形成在透射区域t内除电场导引视窗114外的剩余部分上。
反射层116可以形成在对应于反射区域r的像素电极上以及反射区域r和透射区域t间的边界上。在这一点上，处于反射模式的反射层116反射所有的入射环境光，并使光行进到第二基板102。
具有多个彼此沿不同方向排列的域的第一定向层115形成在第一基板101上。多个域通常称作“多域”。由于这类多域，液晶分子可以预先地沿不同方向排列。
为了减小光在透射区域t和反射区域r内行进的距离之间的差，透射区域t的盒间隙(cell gap)应当比反射区域r的盒间隙大大约两倍。
一般地，通过下式来得到液晶的相位差值δ：
δ＝Δn·d
其中δ是液晶的相位差，Δn是液晶的折射率，d是盒间隙。
因此，在用于反射光的反射模式和用于透射光的透射模式之间就产生光学效率的差别。为了降低这种光学效率的差别，透射区域t的盒间隙d1应当大于反射区域r的盒间隙d2，从而液晶层320的相位差值可以保持恒定。因此，优选的是级差部分G的厚度大约是透射区域t盒间隙d1的一半。若级差部分G的厚度大约是透射区域t盒间隙d1的一半，则反射区域r的盒间隙d2就减少级差部分G厚度那么多。相应地，透射区域t的盒间隙d1就比反射区域r盒间隙d2大两倍，从而光学效率就可以提高。
同时，用于遮蔽光的黑色矩阵104形成在第二基板102上。该黑色矩阵104设在像素区域之间，避免穿过滤色层106的光行进到附近。
在含有黑色矩阵104的第二基板102上，形成其中交替地设有红色滤色片R、绿色滤色片G和蓝色滤色片B的滤色层106。共用电压施加在其上的公共电极形成在该滤色层106上。优选地，该公共电极108由ITO制成。
同时，具有彼此沿不同方向排列的多域的第二定向层112形成在公共电极108上。由于该多域，液晶分子可以预先地沿不同方向排列。
与透射区域t上形成的电场导引视窗114隔开预定距离的介质肋110形成在第二定向层112上。优选的是该介质肋110与电场导引视窗114隔开30-70μm的距离范围。
更优选地，介质肋110和电场导引视窗114间的距离是50μm。
优选地，介质肋110对应于反射区域r上形成的像素电极113而形成。因此，可以形成至少多于两个介质肋110。
优选的是介质肋的介电常数等于或者小于液晶的介电常数。同时，优选地，介质肋110由光敏材料制成，而且更优选地，由光敏丙烯酸酯或苯并环丁烯(BCB)制成。
在图4中，优选的是液晶层120的液晶具有负(-)介电各向异性的负特性。同时，液晶层120的液晶可以掺杂一定量的手征性掺杂物，以便液晶的分子排列和光轴可以借助于施加电场来稳定地完成。
在第一基板101和第二基板102至少一个的外表面上，形成相位差膜(未示出)。通过补偿垂直于基板的方向和取决于宽视角变化的方向之间的视角，该相位差膜可以扩大灰度反转不会产生的区域，而且可以增强对角区域的对比率。
该相位差膜可以由具有一个光轴的负单轴膜或者具有两个光轴的负双轴膜制成。优选地，从宽视角的观点来看，优选地采用负双轴膜。
同时，在第一基板101和第二基板102每一个的外表面上，可以额外地设置第一和第二偏振片(未示出)。该第一和第二偏振片可以和相位差模结合地形成。而且，第一偏振片的光透射轴具有与第二偏振片的光透射轴成90°的角度。
图5是示出依照本发明一种优选实施方式的VA模式LCD器件其边缘场方向的附图。
如图5所示，像素区域被划分为反射区域r和透射区域t。在像素区域上存在一个透射区域t和至少多于两个反射区域r。
在第一基板101内透射区域t的中心部分上，形成有向内凹进的电场导引视窗114，在除该电场导引视窗114外透射区域t的剩余部分上，形成有像素电极113。在反射区域r内像素电极113的下面，形成有级差层118，用于形成具有预定级差的级差部分G。因此，级差部分G形成在反射区域r和透射区域t间的边界上。同时，反射层116形成在对应于反射区域r的像素电极113和反射区域r与透射区域t间的边界上。
介质肋110形成在第二基板102上，且与第一基板101上形成的电场导引视窗114以预定的距离隔开。
如图5所示，在反射区域r内，第一基板101的第一定向层115与第二基板102的第二定向层112间的第一盒间隙用d1给出。同样，在投射区域t内，第一基板101的第一定向层115与第二基板102的第二定向层112间的第二盒间隙用d2给出。在这一点上，第一盒间隙d1与第二盒间隙d2之间的差别就变成级差部分G的厚度。
优选的是，第一盒间隙d1是第二盒间隙d2的两倍。这样，通过使第一盒间隙d1两倍于第二盒间隙d2，光的透射会变得均匀，而且可以提高光学效率。因此，级差部分G的厚度就变成第一盒间隙d1的一半。
依照本发明，边缘场产生在电场导引视窗114和介质肋110处。同时，依照本发明，边缘场还产生在级差部分G处。在这一点上，旋转位移产生在电场导引视窗114和介质肋110处。旋转位移指的是液晶的排列由于电场窗口114和介质肋110而不连续的变化。
由于旋转位移线出现在UW(通常白色)模式中光被遮蔽的情形下，因此对比率就降低。为了克服这个缺点，在旋转位移线出现的部分覆盖黑色矩阵。然而，由于旋转位移线出现在NB(通常黑色)模式的白光状态下，因此对比度的降低就变小，从而旋转位移线不必要覆盖黑色矩阵。
依照本发明，级差部分G形成在电场导引视窗114所形成的透射区域t与介质肋110所形成的反射区域r之间的边界处，由此旋转位移就被避免。即，边缘场也可以由级差部分G产生。从而，在级差部分G处产生的边缘场将电场导引视窗114处产生的边缘场的方向和级差部分G处产生的边缘场的方向导引至相同的方向。同样，在级差部分G处产生的边缘场将介质肋110处产生的边缘场的方向和级差部分G处产生的边缘场的方向导引至相同的方向。结果，旋转位移就不会产生。
从前面的描述可以明白，依照本发明，通过在电场导引视窗所形成的透射区域和介质肋所形成的反射区域之间的边界处形成级差部分，利用级差部分处产生的边缘场，可以避免旋转位移产生。
同时，依照本发明，通过加宽电场导引视窗和介质肋之间的间隔，孔径比可以得到改善。
而且，依照本发明，预先设置倾斜，可以得到更加稳定的结构。
对于本领域的熟练人员，很显然可以对本发明做出各种改进和改变。因此，本发明应当涵盖这些落入所附权利要求及其等同物范围内的改进和改变。

Claims (18)

1.一种液晶显示器件，包括：
第一基板，其中像素区域由栅极线和数据线确定，所述像素区域划分为反射区域和透射区域，电场导引视窗形成在所述透射区域上，像素电极形成在所述像素区域上，预定级差部分形成在所述反射区域和所述透射区域之间的边界上；
正对所述第一基板的第二基板，具有与所述电场导引视窗以预定距离隔开的介质肋；
没置在所述第一基板和第二基板间的液晶层。
2.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述电场导引视窗形成在所述透射区域的中央。
3.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述透射区域的盒间隙比所述反射区域的盒间隙大两倍。
4.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述级差部分由形成在对应于所述反射区域的所述像素电极下面上的级差层而形成。
5.根据权利要求5的液晶显示器件，其中每个所述像素区域形成至少多于两个级差层。
6.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述级差部分对称地形成在所述电场导引视窗的左右。
7.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述像素电极被所述电场导引视窗划分为至少多于两个部分。
8.根据权利要求1的液晶显示器件，其中反射层形成在对应于所述反射区域的所述像素电极上和所述反射区域与所述透射区域间的边界上。
9.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述介质肋与所述电场导引视窗隔开30-70μm的距离范围。
10.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述介质肋与所述电场导引视窗隔开50μm的距离范围。
11.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述介质肋相应于所述反射区域上形成的所述像素电极而形成。
12.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述电场导引视窗成形为凹进形状。
13.根据权利要求1的液晶显示器件，其中具有彼此沿不同方向排列的数个域的第一和第二定向层形成在所述第一和第二基板的每一个上。
14.根据权利要求1的液晶显示器件，其中包含在所述液晶层内的液晶具有负介电各向异性。
15.根据权利要求1的液晶显示器件，其中所述像素区域被划分为一个透射区域和至少多于两个反射区域。
16.根据权利要求1的液晶显示器件，其中在所述级差部分处产生的边缘场以相同的方向导引在所述电场导引视窗和所述级差部分之间产生的边缘场，由此两个边缘场区域内的液晶的方向就相同。
17.根据权利要求1的液晶显示器件，其中在所述级差部分处产生的边缘场以相同的方向导引在所述级差部分和所述介质肋之间产生的边缘场，由此两个边缘场区域内液晶的方向就相同。
18.根据权利要求1的液晶显示器件，其中在所述电场导引视窗处产生的边缘场以相同的方向导引在所述电场导引部分和所述介质肋之间产生的边缘场，由此两个边缘场区域内液晶的方向就相同。
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