CN1769989A - 液晶显示器及其驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示器，包括：第一和第二相对隔开、绝缘衬底；像素电极，形成在第一衬底上；公共电极，形成在第一和第二衬底中的至少一个上；以及液晶层，插入在第一衬底和第二衬底之间。按照此结构，将每个像素电极分割为主像素电极和子像素电极，在相同灰度级处，分别向主像素电极和子像素电极施加不同的信号电压。另外，由满足以下等式的伽马值来确定要施加到子像素电极上的信号电压：伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f其中，f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)，以及α是常数。

Description

液晶显示器及其驱动装置
本申请要求2004年11月5日提交的韩国专利申请NO.10-2004-0089646的优先权，其内容一并在此作为参考。
技术领域
本发明大体上涉及一种液晶显示器“LCD”及其驱动装置。更具体地，本发明涉及一种改进了可视性的LCD及其驱动装置。
背景技术
通常，LCD包括：一对面板，在其内表面上各自具有电极；以及介电各向异性液晶层，插入在所述面板之间。在LCD中，场产生电极之间电压差的变化，即，电极所产生的电场的强度的变化，改变了通过LCD的光的透射率，因此，通过控制电极之间的电压差获得所需图像。
但是，LCD的可视角度并不如所需要的那样宽。因此，在LCD领域中，已经提出了克服这种缺陷的各种方法。近来提出的确保较宽可视角度的方法中最突出的一个是与上和下面板垂直地对齐液晶分子、并在场产生电极中形成孔眼图案或突起图案的方法。
具体地，孔眼图案形成方法利用在形成在像素电极和公共电极中的孔眼的附近出现的边缘场。即，边缘场控制液晶分子的倾斜方向，以确保较宽可视角度。
突起形成方法利用形成在上面板的像素电极和公共电极上的突起部分。这些突起部分使两个电极之间产生的电场失真，从而控制液晶分子的倾斜方向。
在另一方法中，在下面板的像素电极中形成孔眼，并在上面板的公共电极上形成突起部分。由孔眼和突起部分产生的边缘场控制液晶分子的倾斜方向，因而形成多域结构，从而确保较宽可视角度。
在多域LCD中，基于10∶1对比度的可视角度、或者作为灰度等级之间的亮度转换的临界角定义的基于灰度转换的可视角度在所有方向上均大于80度。尽管具有这种较好的特性，但该LCD在屏幕的左侧和右侧处呈现出较差的可视性，这是由于正面的伽马曲线与侧面的伽马曲线之间的不一致。例如，在图案化的垂直对齐(“PVA”)模式LCD中，在为了形成多域结构而在公共电极中形成孔眼图案的情况下，当视点从正中心移动到屏幕的边缘时，屏蔽的亮度变得更高，并且颜色变得接近于白色。在更极端的情况下，灰度级之间的间隔变得过窄，从而可能模糊地显示图像。
近来，增加了对LCD的可视性的关注，这是由于增加了LCD在多媒体领域中用于欣赏运动图像和静止图像的用途。
发明内容
本发明实现了具有卓越可视性的LCD，如通过提供被分割为两个子像素电极的像素电极并向两个子像素电极分别施加不同的电压。
在本发明的典型实施例中，提供了一种LCD，包括：第一绝缘衬底；第二绝缘衬底，与所述第一绝缘衬底相对，并与所述第一绝缘衬底分隔；多个像素电极，形成在所述第一衬底上；公共电极，形成在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上；以及液晶层，插入在所述第一衬底和所述第二衬底之间。
按照此结构，将每个像素电极分割为主像素电极和子像素电极，以形成多个主像素电极和子像素电极，在相同的灰度级处，分别向所述多个主像素电极和子像素电极施加不同信号电压。
另外，利用满足以下等式的伽马值来确定要施加到子像素电极上的信号电压：
伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f
其中，f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)，
以及α是常数。
这里，优选地，通过从两倍目标伽马值中减去子像素电极的伽马值，得到主像素电极的伽马值，以及所述主像素电极和所述子像素电极或者按照全部行进行排列、或者按照全部列进行排列。
所述LCD还可以包括薄膜晶体管(“TFT”)，形成在所述第一衬底上，以便导通或截止施加到像素电极上的信号电压。
所述主像素电极和所述子像素电极具有彼此不同的区域，以及所述像素电极和公共电极均可以包括域形成装置。
所述LCD还可以包括：多条栅极线，形成在所述第一衬底上；以及多条数据线，与所述栅极线绝缘并相交。
优选地，所述域形成装置包括两个针对所述栅极线、以45度形成的部分，并相互垂直。所述部分可以包括所述像素电极和所述公共电极内的线性形成的孔眼。
在相同灰度级处，施加到主像素电极的信号电压高于施加到子像素电极的信号电压。一个主像素电极和子像素电极组一起充当像素单元，并代表一个颜色。
在本发明的另一典型实施例中，提供了一种用于驱动显示设备的装置，所述装置在从外部设备接收到输入控制信号之后输出栅极控制信号和数据控制信号，所述装置在从外部设备接收到输入图像信号之后输出针对子像素的图像信号和针对主像素的图像信号。
这里，利用满足以下等式的伽马值来确定针对主像素的图像信号：
伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f
其中，f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)，
以及α是常数。
此装置包括查找表LUT，所述查找表用于存储与在显示设备中所使用的所有图像信号相对的针对主像素的图像信号和针对子像素的图像信号，所述装置检测与来自查找表的输入图像信号相对的针对子像素的图像信号和针对主像素的图像信号，并输出所检测到的图像信号。
在此装置中，优选地，通过从两倍目标伽马值中减去用于确定子像素的图像信号的伽马值，得到用于确定主像素的图像信号的伽马值。
在本发明的另一典型实施例中，提供了一种LCD，包括：第一绝缘衬底；栅极线，形成在所述第一绝缘衬底上，具有栅极电极；栅极绝缘层，形成在所述栅极线上；非晶硅层，形成在所述栅极绝缘层上；欧姆触点，形成在所述非晶硅层上；数据线，形成在所述栅极绝缘层上，其至少部分包括形成在所述欧姆触点上的源极电极；漏极电极，与所述源极电极相对，其至少部分位于所述欧姆触点上；钝化层，形成在所述数据线和所述漏极电极上；像素电极，形成在所述钝化层上，并与所述漏极电极相连；第二绝缘衬底，与所述第一绝缘衬底相对；公共电极，形成在所述第二衬底上；第一域形成装置，形成在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上；第二域形成装置，形成在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上，其与所述第一域形成装置一起，将像素区域分割为多个子域。
按照此结构，将像素电极分割为主像素电极和子像素电极，在相同灰度级处，分别向所述主像素电极和子像素电极施加不同的信号电压。
另外，利用满足以下等式的伽马值来确定主像素电极的信号电压
伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f
其中，f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)，
以及α是常数。
在本发明的另一典型实施例中，提供了一种LCD，包括多个像素电极，所述像素电极被分割为主像素电极和子像素电极，在相同灰度级处，分别向所述主像素电极和子像素电极施加不同的信号电压，以及利用伽马值伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f来确定要施加到子像素电极上的信号电压，其中指数f不是常数。
指数f针对当前灰度级发生改变，并且f的最小值出现在最大灰度级处。利用等式f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)来确定指数f，其中α是常数。
通过从两倍目标伽马值中减去子像素电极的伽马值，得到主像素电极的伽马值。
所述子像素电极具有与主像素电极不同的尺寸，并且在相同灰度级处，施加到主像素电极上的信号电压高于施加到子像素电极上的信号电压。
附图说明
通过参考附图对本发明优选实施例进行描述，本发明的上述目的和其它优点将变得更为显而易见，其中：
图1是根据本发明的LCD的典型实施例的方框图；
图2是示意性地示出了根据本发明的LCD的典型实施例的分解透视图；
图3是根据本发明的LCD的像素单元的典型实施例的等效电路图；
图4示出了根据本发明的TFT板的像素排列的典型实施例；
图5是根据本发明的TFT板的典型实施例的布置图；
图6是根据本发明的滤色器板的典型实施例的布置图；
图7是根据本发明的LCD的典型实施例的布置图；
图8是沿图7的线VIII-VIII’截取的截面图；
图9是示出了根据本发明的LCD的典型实施例中的主像素和子像素的典型伽马曲线及其两者的平均伽马曲线的曲线图；以及
图10是示出了根据本发明的LCD的另一典型实施例中的主像素和子像素的典型伽马曲线及其两者的平均伽马曲线的曲线图。
具体实施方式
现在，将参考其中示出了本发明的优选实施例的附图，在下文中更为详细地描述本发明的优选实施例。然而，本发明能够以不同形式具体实现，并且不应当将其视为仅限于这里所述的实施例。相反，提供了这些实施例，从而使本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域内普通技术人员传达本发明的范围。
在附图中，为了清楚，夸大了层、膜和区域的厚度。下文中，相同的数字表示相同的元件。应当理解，当提及诸如层、膜、区域或衬底等元件位于另一元件“上”时，可以直接位于另一元件上，或者也可能存在介入元件。
此后，将参考附图详细描述根据本发明优选实施例的LCD。
图1是根据本发明的LCD的典型实施例的方框图，图2是示意性地示出了根据本发明的LCD的典型实施例的分解透视图，以及图3是根据本发明的LCD的像素单元的实施例的等效电路图。
参考图1，LCD包括LC板组件300、与LC板组件300相连的栅极驱动器400和数据驱动器500、与数据驱动器500相连的灰度电压产生器800、用于向LC板组件300提供光的光源部分960、用于控制光源部分960的光源驱动器920、以及用于控制上述元件的信号控制器600。
参考图2，LCD包括：LC模件350，包括显示单元330和背后单元340；前壳体361和后壳体362(可选地，分别称为前框架和后框架)，用于容纳和支撑LC模件350；以及模制框架363和364。
显示单元330包括LC板组件300、附加到LC板组件300上的栅极带载封装(“TCP”)410和数据TCP 510、以及分别附加到相应TCP 410和510上的栅极印刷电路板(“PCB”)450和数据PCB 550。可选地，栅极和数据TCP 410和510可以是薄膜上芯片(“COF”)型封装。
在图2和3中所示的结构中，LC板组件300包括作为薄膜晶体管(“TFT”)板的下面板100以及作为滤色器板的上面板200，其中，面板100和200彼此相对，并且LC层3插入其间。在图1和3中所示的电路中，LC板组件300还包括多条显示信号线G1-Gn和D1-Dm、以及多个与其相连的、在电路图中实质上以矩阵形式排列的像素。
显示信号线G1-Gn和D1-Dm设置在下面板100上，并包括多条用于传输栅极信号(也称为“扫描信号”)的栅极线G1-Gn、以及多条用于传输数据信号的数据线D1-Dm。栅极线G1-Gn实质上以行向延伸，并且实质上相互平行，而数据线D1-Dm实质上以列向延伸，并且实质上相互平行。
每个像素包括与显示信号线G1-Gn和D1-Dm相连的开关元件Q、以及与开关元件Q相连的LC电容器CLC和存储电容器CST。在可选实施例中，可以省略存储电容器CST。
诸如TFT等开关元件Q设置在下面板100上，并且具有三个端子，包括与栅极线G1-Gn之一相连的控制端子、与数据线D1-Dm之一相连的输入端子、以及与LC电容器CLC和存储电容器CST相连的输出端子。
LC电容器CLC包括设置在下面板100上的像素电极190、设置在上面板200上的公共电极270，作为其两个端子。插入在两个电极190和270之间的LC层3用作LC电容器CLC的电介质。像素电极190与开关元件Q相连，以及向公共电极270提供公共电压Vcom，并且公共电极270覆盖上面板200的整个表面，或者大体上整个表面。在可选实施例中，公共电极270可以设置在下面板100上，并且像素电极190和公共电极270中的至少一个可以形成为条形或带状。
存储电容器CST是LC电容器CLC的辅助电容器。当像素电极190与设置在下面板100上的一条分离的信号线(未示出)彼此相重叠(在两者之间插入绝缘体)时，所述重叠的部分变为存储电容器CST。向所述分离的信号线提供预定电压，如公共电压Vcom。可选地，可以通过使像素电极190与邻近栅极线(即，直接置于像素电极190前面的前一栅极线)相重叠(在两者之间插入绝缘体)，形成存储电容器CST。
对于彩色显示，每个像素唯一地显示三种颜色中的一种颜色(即，空间分割)，如三原色之一或红色、蓝色和绿色中的一种，或者根据时间顺序、依次显示三种颜色(即，时间分割)，如三原色之一或红色、蓝色和绿色中的一种，从而将颜色的空间或时间和识别为所需的颜色。虽然颜色集合的示例包括红色、绿色和蓝色，但是应当理解的是，可以采用替代的颜色集合。图3示出了空间分割的实例，其中，在上面板200的与像素电极190相对应的区域中，每个像素包括：滤色器230，用于显示一种颜色。在可选实施例中，滤色器230可以设置在下面板100的像素电极190之上或之下。
再次参考图2，形成光源部分960的一部分的背光单元340安装在LC板组件300的下面。背光单元340包括：光源单元349，包括多个以幻象显示的排列在PCB 345上的发光二极管(LED)344；导光板342；以及多个设置在LC板组件300和LED 344之间的光片(opticalsheet)343，用于扩散或者调节从LED 344中发射到LC板组件300的光。背光单元340还包括反射板341，所述反射板341设置在PCB 345之上并包括多个孔，其中，LED 344的发光芯片在其处穿过并突出，以便将从LED 344中发射出来的光反射到LC板组件300。所述孔可以为圆形，从而使相应LED 344通过所述孔突出。诸如适合于使预定数量的LED 344突出的矩形或狭长形状等发光孔的可选形状也在这些实施例的范围内。可以将由热传导材料制成的辐射热组件附加到PCB 345上，以辐射热量。背光单元340还包括模制框架364，所述模制框架364设置在反射板341和导光板342之间，用于使光源单元349和导光板342之间保持规则间隔，以及相对于光源单元349来支撑导光板342和光片343。由电源向光源单元349施加电源电压。
作为光源的LED 344可以仅使用发射白光的白色LED，或者红色、绿色和蓝色LED的混合阵列。也可以使用白色LED和红色LED的混合阵列。在此情况下，红色LED充当白色LED的辅助。LED按照预定形式排列在PCB 345上，从而形成光源单元349。每个PCB 345可以沿纵轴水平排列，并且可以依次装上红色、绿色和蓝色LED 344。LED 344的数量可以改变，并且LED 344的可选排列处于这些实施例的范围内。
图2示出了三个光源单元349，但光源单元349的数量可以根据所需亮度和LCD的尺寸改变。
虽然示出LED 344位于光源单元349内，可选地，背光单元340可以使用如冷阴极荧光灯(“CCFL”)、外部电极荧光灯(“EEFL”)等荧光灯，作为光源。
可以将一个或多个偏振器设置在两个面板100和200的外表面上，用于对从光源单元349中发射出来的光进行偏振。图8中示出了典型的偏振器12和22。
参考图1和图2，灰度电压产生器800产生与LCD的亮度有关的多个灰度级的电压。可以将灰度电压产生器800包括在数据PCB 550中，产生两组与像素的透射率有关的灰度电压，并将所述灰度电压提供到数据驱动部分500。在信号控制器600的控制下，数据驱动部分500将针对每个数据线D1-Dm所选择的灰度电压分别提供给数据线，作为数据信号。一组中的灰度电压相对于公共电压Vcom具有正极性，而另一组的灰度电压针对公共电压Vcom具有负极性。
栅极驱动器400分别安装在每个栅极TCP 410上，所述栅极驱动器400具有集成电路(“IC”)芯片的形状，并且分别与LC板组件300的栅极线G1-Gn相连，用于将从外部设备输入的、由栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff的组合构成的栅极信号传输到栅极信号线G1-Gn。
数据驱动器500分别安装在每个数据TCP 510上，所述数据驱动器500具有IC芯片的形状，并且分别与LC板组件300的数据线D1-Dm相连，用于将从灰度电压产生器800提供过来的灰度电压中所选择的数据电压传输到数据信号线D1-Dm。
在本发明的另一实施例中，栅极驱动器400或数据驱动器500可以直接安装在下面板100上，而不是TCP上，具有如“玻璃上芯片”(“COG”)类型安装中的IC芯片的形状，而在本发明的另一实施例中，将栅极驱动器400或数据驱动器500与诸如开关元件Q、栅极线G1-Gn和数据线D1-Dm等其它组件一起集成到下面板100。在上述情况下，可以省略栅极PCB 450或栅极TCP 410。
正如数据PCB 550可以安装有灰度电压产生器800，可以将信号控制器600包括在数据PCB 550或栅极PCB 450中，用于控制栅极驱动器400或数据驱动器500的操作。信号控制器600还可以将信号发送到光源部分960。
下文中，将详细描述上述LCD的操作。
信号控制器600从外部图形控制器(未示出)接收红色、绿色和蓝色输入图像信号R、G和B，以及用于控制其显示的输入控制信号，如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK、数据使能信号DE等。响应输入图像信号R、G和B以及输入控制信号，信号控制器600针对LC板组件300的操作对图像信号R、G和B进行适当处理，并产生栅极控制信号CONT1和数据控制信号CONT2，然后，将栅极控制信号CONT1和数据控制信号CONT2分别提供到栅极驱动器400和数据驱动器500。信号控制器600还可以将背光控制信号提供给光源部分960。
此外，信号控制器600具有查找表LUT。信号控制器600从查找表LUT中相对于输入图像信号R、G和B、检测子像素的图像信号和主像素的图像信号，然后，利用图像信号DAT，将检测到的图像信号传输到数据驱动器500。
存储在查找表LUT中的子像素图像信号表现出比输入图像信号R、G和B更低的亮度，而主像素图像信号表现出比输入图像信号R、G和B更高的高度，以下将进一步进行描述。
栅极控制信号CONT1包括：垂直同步起始信号STV，即，扫描起始信号，用于通知帧的开始并具有开始扫描指令；至少一个栅极时钟信号CPV，用于控制栅极导通电压Von的输出时间；以及输出使能信号OE，用于定义栅极导通电压Von的持续时间。
数据控制信号CONT2包括：水平同步起始信号STH，用于向数据驱动器500通知针对一组像素的数据传输的开始；加载信号LOAD，具有向数据线D1-Dm施加数据电压的指令；反转信号RVS，或者称为反相信号，用于相对于公共电压Vcom使数据电压的极性反转；以及数据时钟信号HCLK。
响应来自信号控制器600的数据控制信号CONT2，数据驱动器500从信号控制器600相继接收针对一行像素的图像数据DAT、已处理图像信号，并进行移位，将图像数据DAT转换为从灰度电压产生器800中提供过来的灰度电压中选择的模拟数据电压，然后，将数据电压提供到数据线D1-Dm。
响应来自信号控制器600的栅极控制信号CONT1，栅极驱动器400将栅极导通电压Von提供到栅极线G1-Gn，从而导通与其相连的开关元件Q。将提供到数据线D1-Dm的数据电压通过激活的开关元件Q提供给相应像素。
将提供给像素的数据电压和公共电压Vcom之间的差值表示为LC电容器CLC两端的充电电压，即，像素电压。LC电容器CLC中的LC分子根据像素电压的幅度具有不同的取向。
光源驱动器920控制施加到光源部分960的电流，用于对光源部分960的LED 344进行切换，以及还控制来自LED 344的光的亮度。
当从LED 344中发射出来的光通过LC层3时，光的偏振根据LC分子的取向发生改变。如偏振器12和22等偏振器将光偏振的差值转换为光透射率的差值。
通过重复此进程一个单位的水平时间段(将其表示为“1H”，并与水平同步信号Hsync、数据使能信号DE、以及栅极时钟信号CPV的一个时间段相等)，在一个帧期间，顺序向所有栅极线G1-Gn提供栅极导通电压Von，从而向所有像素施加数据电压。当在结束一个帧之后下一帧开始时，对施加到数据驱动器500的反相控制信号RVS、部分数据控制信号CONT2进行控制，从而使数据电压的极性相对于前一帧的极性反转(将此称为“帧反相”)。还可以对反相控制信号RVS进行控制，从而使一个帧中沿数据线流动的数据电压的极性反转(例如，行反相和点反相)，或者使一个分组中的数据电压的极性反转(例如，列反相和点反相)。
图4示出了根据本发明的TFT板的像素排列的典型实施例。
参考图4，作为此实施例的TFT板的下面板100设置有多个实质上以矩阵形式排列的像素。对这些像素进行定义，使多条栅极线G1、G2、G3…与多条数据线D1、D2、D3相交。每个像素具有：TFT，作为开关元件Q；以及像素电极，如像素电极190，与TFT相连。
在此结构中，根据施加到相应像素电极190的灰度电压之间的差值，将像素分为主像素和子像素。当两种像素呈现相同的灰度级时，施加到主像素的像素电极190的电压高于施加到子像素的像素电极190的电压。
在此情况下，一组主像素和子像素一起充当代表一个颜色的像素单元，从而提高了屏幕边缘处的可视性。即，为了补偿当视点位于LCD的边缘处时所导致的伽马曲线(表示灰度和亮度之间的关系)的任何失真，将像素单元分割为两部分，其中：一部分表示比目标亮度更低的亮度，而另一部分表示比目标亮度更高的亮度，从而实际上识别所述两部分的平均亮度。换句话说，根据所述部分，相邻像素具有相互不同的透射率，从而可视性得到增强。
在图4中，主像素和子像素或者按照行或者按照列交替排列，但是像素的排列可以按照各种方式进行更改。
由于仅根据施加到其的灰度电压来对主像素和子像素进行分割，因此主像素和子像素在结构上类似，但是在任何情况下，均可以控制其维数。即，子像素的维数可以不同于主像素的维数。
下文中，将更为详细地描述像素的基本结构。
图5是根据本发明的TFT板的典型实施例的布置图，图6是根据本发明的滤色器板的典型实施例的布置图，图7是根据本发明的LCD的典型实施例的布置图，以及图8是沿图7的线VIII-VIII’截取的截面图。
对作为LCD板组件的TFT板的下面板100进行配置，以下将进一步对此进行描述。
由如氧化铟锡(“ITO”)或氧化铟锌(“IZO”)等透明导电材料制成的像素电极190形成在绝缘衬底110上，所述绝缘衬底由诸如但不限于玻璃等透明绝缘材料制成。像素电极190与TFT相连。按照此结构，TFT与用于传输扫描信号的栅极线121和用于传输图像信号的数据线171相连，并响应通过栅极线121提供的扫描信号导通或截止施加到像素电极190的图像信号。像素电极190包括孔眼图案，包括三个孔眼191、192和193。孔眼图案将液晶层3分割为多个区域，所述多个区域具有公共电极孔眼图案，下面将进一步描述。像素电极孔眼图案可以包括切口，所述切口以相对于栅极线121和数据线171的方向大体上成角度的方向与像素电极190相交，如孔眼191和193所示。像素电极孔眼图案还可以包括以与数据线171大体上垂直的方向与像素电极190相交的切口，如孔眼192所示。孔眼192还可以包括以相邻数据线171的方向开口的V形部分。虽然已经示出了具体的孔眼图案，但是替代像素电极孔眼图案也将处于这些实施例的范围内。
下偏振器12设置在绝缘衬底110的底面上，而上偏振器22设置在绝缘衬底210的上表面上。在反射型LCD中，像素电极190可以由不同材料制成，而不是透明材料，而下偏振器12将不是必需的。
接着，对作为滤色器板的上面板200进行配置，下面将进一步对此进行描述。
如图6所示，用于防止光泄漏的黑底(black matrix)220、R、G和B滤色器230、以及由如ITO或IZO等透明导电材料制成的公共电极270形成在绝缘衬底210上，所述绝缘衬底210由诸如但不限于玻璃等透明绝缘材料制成。公共电极270包括孔眼图案，包括孔眼271、272和273。孔眼图案可以包括以相对于栅极线121和数据线171的方向大体上成角度的方向与公共电极270相交的切口。例如，公共电极孔眼图案可以包括如孔眼272所示的切口，所述孔眼272具有大于像素电极孔眼192的V形的V形。公共电极孔眼图案还可以包括：如孔眼271所示的切口，与V型图案的一边并行；以及如孔眼273所示的另一切口，与V形图案的另一边并行。在像素电极和公共电极在层方向上被液晶层3隔开的同时，像素电极孔眼图案和公共电极孔眼图案在水平方向上也被隔开，如图7中的实例所示。尽管已经示出了具体的图案，但替代公共电极孔眼图案将也在这些实施例的范围内。黑底220可以形成在孔眼271、272和273与滤色器230的重叠部分上，以及像素区域的周围，以防止光通过孔眼271、272和273泄漏。
下文中，将进一步描述TFT板100。
实质上以水平方向延伸的多条栅极线121和多条存储电极线131形成在TFT板100的绝缘衬底110上。
每条栅极线121包括多个栅极电极124，从栅极线121向下突出，以及每条栅极线121包括末端部分125，具有相对较大的尺寸，以便与外部设备相连。
每条存储电极线131包括多组存储电极133a、133b和133c。在一组存储电极中，两个存储电极133a和133b以大体上平行于数据线171的垂直方向延伸，并与以大体上平行于栅极线121和存储电极线131的水平方向延伸的剩余存储电极133c相连。存储电极133c可以位于相邻栅极线121之间大体上中间的位置，但是，针对存储电极133c的替代位置也可以处于这些实施例的范围内。每个存储电线线131可以包括多于两条的水平线。
栅极线121和存储电极线131可以由含铝金属(例如铝和/或铝合金)、含银金属(例如银和/或银合金)、铬(Cr)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)等制成。在此实施例中，栅极线121和存储电极线131具有单层结构。但是，栅极线121和存储电极线131可以具有双层结构，包括两个具有不同物理特性的金属层。在此情况下，两层中的一层可以由如含铝金属或含银金属等低电阻率金属制成，而另一层可以由如铬、钼、钛、钽等具有突出的物理和化学特性的金属材料制成。
优选地，栅极线121和存储电极线131的所有横边相对于绝缘衬底110的表面倾斜30°到80°。
由氮化硅(SiNx)(仅为示例)等制成的栅极绝缘层140形成在栅极线121和绝缘衬底110上，并且还可以形成在存储电极线131和存储电极133a、133b和133c上。
多条数据线171、多个漏极电极175和多个桥下(under-bridge)金属件172形成在栅极绝缘层140上。因此，尽管数据线171和栅极线121彼此垂直交叉，但是栅极绝缘层140使其彼此绝缘。每条数据线171实质上以垂直于栅极线121的垂直方向延伸，并包括多个枝形源极电极173，每一个均与各个栅极电极124相对应地延伸。每个桥下金属件172位于各个栅极线121上。
与栅极线121类似，数据线171、漏极电极175和桥下金属件172由铬、铝等制成，并且可以具有单层结构或多层结构。
多个由氢化非晶硅等制成的线性半导体151形成在数据线171的下面，如图8所示，以及形成在漏极电极175的下面。每个线性半导体151实质上以垂直方向延伸，并包括多个分枝，每个分枝均与各个栅极电极124、源极电极173和漏极电极175相对应地延伸。每个分枝形成TFT沟道154，如图5所示。
多个由硅化物或利用N型杂质进行高度掺杂的N+氢化非晶硅制成的欧姆触点161形成在半导体151和数据线171之间、以及漏极电极175和半导体151之间，以便减小其之间的接触电阻。
由如SiN2等无机绝缘材料或如树脂等有机绝缘材料制成的钝化层180形成在数据线171、漏极电极175和桥下金属件172上、以及栅极绝缘层140上。
钝化层180具有多个接触孔181和183，通过所述接触孔，分别暴露出漏极电极175的至少部分以及数据线171的末端部分179。形成多个接触孔182、184和185，以便穿透钝化层180和栅极绝缘层140，分别暴露出栅极线121的末端部分125以及存储电极133a和存储电极线131的部分。
多个像素电极190、多个接触辅助物95和97、多个存储桥91形成在钝化层180上。像素电极190、接触辅助物95和97、以及存储桥91由如ITO、IZO等透明导电材料或者如铝等具有良好反射率的不透明导电材料制成。
通过接触孔181，像素电极190与漏极电极175相连。如先前所述，三个孔眼191、192和193包括在每个像素电极190中。相对于栅极线121、以45度形成三个孔眼中的孔眼191和193，同时相互垂直。通过以水平方向从像素电极190的右竖边挖掘(即，开切口)到其左竖边，形成剩余孔眼192。形成在像素电极190的右竖边处的孔眼192的开口形成漏斗状。
每个像素电极190实质上相对于与栅极线121平行的一条线对称，所述线将由彼此相交的栅极线121和数据线171所定义的像素一分为二。
每个存储桥91形成在钝化层180上，横跨栅极线121，与相邻像素区域的两个存储电极线131互连。通过穿透钝化层180和栅极绝缘层140的接触孔184和185，存储桥91与存储电极133a和存储电极线131相连。此外，存储桥91与桥下金属件172相重叠。因此，存储桥91可以与下绝缘衬底110的整个存储电极线131电互连。因此，当在栅极线121或数据线171中检测到任何缺陷时，可以使用存储电极线131来修复有缺陷的栅极线121或数据线171。另外，当照射激光束来修复这样的有缺陷的线时，桥下金属件172补充了栅极线121和存储桥91之间的电连接。
通过接触孔182和183，接触辅助物95和97分别与栅极线121的末端部分125以及数据线171的末端部分179相连。
如针对图6先前所述的那样，黑底220设置在上绝缘衬底210上，以防止光泄漏，以及RGB滤色器230形成在黑底220上。由如ITO、IZO等透明导电材料制成的公共电极270形成在滤色器230上，具有多组孔眼271、272和273。
如图6和7中进一步所示，一组孔眼271、272和273包括：倾斜部分，与相对于栅极线121以45度形成的像素电极190的孔眼191和193平行；以及末端部分，与像素电极190的边相重叠。所述末端部分包括两个垂直末端部分和两个水平末端部分。像素电极190的相对于栅极线121以45度形成的孔眼191和193设置在公共电极270的孔眼271和272之间、以及公共电极270的孔眼272和273之间。针对像素电极190和公共电极270的其它孔眼图案应当在这些实施例的范围内。
当装配上述TFT板100和滤色器板200时，在液晶层3内将垂直对准的液晶分子插入其之间，完成LCD板组件。
在这样的LCD板组件中，公共电极270的一组孔眼271、272和273以及像素电极190的一组孔眼191、192和193将像素电极190分割为多个子区，在此实施例中，实际上是八个子区。如图7所示，每个子区实质上较长，因此，其长度和宽度不同。
可以将插入在像素电极190的子区与公共电极270的相应子区之间的特定液晶层称为“子区域(sub-region)”。当产生电场时，还可以根据液晶分子的长轴的平均取向，将这种子区域分为四个域。
按照此方式，将像素区域分割为多个域，并且控制每个域内的液晶分子的方向，使LCD能够具有较宽可视角度。
同时，通过向主像素和子像素提供不同灰度电压，可以提高边缘可视性。影响边缘可视性的两个重要因素是主像素和子像素之间的面积比、以及子像素的伽马曲线。
主像素和子像素之间的面积比是结构上可控因素。换句话说，基本上可以根据LCD的所需亮度和实际边缘可视性，对面积比进行控制。
因此，子像素的伽马曲线是提高边缘可视性最重要的因素。
通常，典型的垂直、向列模式LCD具有较差的边缘可视性。这是因为边缘处的亮度高于正面的亮度。在观看者的眼睛反应更为敏感的情况下，亮度在中等灰度级处更为迅速地发生增加，使可视性恶化。应当理解，灰度包括从真白色到真黑色范围内的灰度等级。灰度(或者白色或者黑色)的等级来源于信号的亮度部分。因此，应当将中等灰度级确定为大约在真白色和真黑色的中间。
因此，为了有效提高边缘可视性，应当设置子像素的伽马曲线，从而使子像素的亮度保持在相当低的等级，直到中间灰度级为止，例如，256灰度中的120。即，在此实施例中，子像素的亮度将几乎为零(在灰度级的下限处)，直到灰度大约为120为止。
如下计算主像素的伽马值。首先，设置正面处的目标伽马值，使其等于主像素和子像素之间的平均伽马值。因此，代表正面目标的伽马曲线将位于主像素和子像素的伽马曲线之间。因此，通过从两倍目标伽马值中减去子像素的伽马值，得到主像素的伽马值。在替代实施例中，可以通过从两倍目标伽马值中减去主像素的伽马值，得到子像素的伽马值。
通常，设置伽马值K，以满足以下等式1：
(等式1)
伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)K
在此实施例中，通过控制等式1中K的值，得到子像素的伽马值。
例如，为了改进可视性，当正面处的伽马曲线是其中K＝2.4的曲线时，将子像素的伽马曲线设置为K＝9，从而将针对120以下灰度级的亮度保持在相当低的值，几乎接近于零。然而，在此情况下，当主像素的亮度超过LCD在200以上的更高灰度级的范围内的最大可能亮度时，问题出现。因此，如图9所示，在200以上的灰度范围内，主像素的伽马曲线停留并保持在最大伽马等级1处。另外，仿真结果曲线在大约200的灰度级附近包括不连续点，并且在灰度级在200以上的上述不连续范围外，所述曲线变得低于正面目标伽马曲线。在伽马曲线中存在的这些不连续点可能引起不自然的灰度级表示。应当理解的是，在正面处的目标伽马曲线包括不同的针对K的值的情况下，主像素的伽马曲线在不同灰度级处可以达到最大伽马等级1。另外，还应当理解的是，虽然该示例包括延伸到256的灰度级，但是也可以采用替代的最大灰度级。
如果将子像素的伽马曲线设置为K≤5.5的曲线，则可以解决上述问题，但是可视性会发生恶化。
因此，在本发明的另一实施例中，由以下等式2确定伽马曲线。
(等式2)
伽马K＝(当前灰度/最大灰度)f
f(灰度)＝α×(最大灰度/当前灰度)，
其中α是常数。
根据等式2，在最大灰度级处，指数f具有最小值α，在当前灰度等于最大灰度级时，α×1＝α。此外，指数f随着灰度等级变小而发生增加。因此，指数f不是常数。因此，针对120以下的灰度级的亮度保持在较低等级，几乎接近于零，但是针对超过120的灰度级的亮度形成比等式1产生的伽马曲线更为缓慢增加的曲线。
图10示出了当等式2中α＝4.3时的伽马曲线。为了比较，在此图中，将图9的主像素和子像素的伽马曲线分别以点线表示。虽然在此实施例中α＝4.3，但应当理解的是，可以为等式2选择替代常数。
如图10中所示，在子像素的伽马曲线中(以短长交替的虚线表示)，针对120以下的灰度级，亮度保持在较低等级，几乎接近于零，但针对超过120的灰度级，亮度上升。在此子像素的伽马曲线处，上升倾斜度比图9所示的缓和。例如，针对α＝4.3时120和200的灰度级，等式2中的指数值f如下进行计算。
f(120)＝4.3×(256/120)＝9.17
f(200)＝4.3×(256/200)＝5.5
所得到的值对应于等式1中的K＝9.17和K＝5.5。因此，指数值相对于当前灰度发生改变。指数的最小值等于等式2中为了得到指数值所使用的常数，并且在当前灰度级等于最大灰度级时，将常数用作指数值。所述指数随着当前灰度的减小而增加。因此，主像素针对所有灰度的伽马曲线可以存在于最大伽马等级内。如上所述，根据等式2，子像素的伽马曲线并不会造成任何视觉上可察觉的不连续，并且改进了边缘可视性。结果，LCD的可视角度变得更宽。
不应当将本发明视为限于上述特定实例，而是应当理解为用于覆盖在所附权利要求中所明确描述的本发明的所有方面。当回顾本说明书时，对哪些关注本发明的本领域中技术人员来说，可以应用于本发明的各种更改、等效处理、以及许多结构将是显而易见的。仅作为示例，可以改变形成在公共电极和像素电极中的孔眼图案。对本领域内普通技术人员来说，其它更改也将是显而易见的。但是，术语第一、第二等的使用并不代表任何顺序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分各个元件。此外，术语一个的使用并不代表数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。

Claims (21)

1、一种液晶显示器，包括：
第一绝缘衬底；
第二绝缘衬底，与所述第一绝缘衬底相对，并与所述第一绝缘衬底分隔；
多个像素电极，形成在所述第一衬底上；
公共电极，形成在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上；以及
液晶层，插入在所述第一衬底和所述第二衬底之间，
其中，将每个像素电极分割为主像素电极和子像素电极，以形成多个主像素电极和子像素电极，在相同的灰度级处，分别向所述多个主像素电极和子像素电极施加不同信号电压，以及
其中，利用满足以下等式的伽马值来确定要施加到子像素电极上的信号电压：
伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f
其中，f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)，
以及α是常数。
2、根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：通过从两倍目标伽马值中减去子像素电极的伽马值，得到主像素电极的伽马值。
3、根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：所述主像素电极和所述子像素电极在所有行和所有列中交替排列。
4、根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于还包括薄膜晶体管，形成在所述第一衬底上，用于导通或截止施加到像素电极上的信号电压。
5、根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于所述主像素电极和所述子像素电极具有彼此不同的区域。
6、根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于所述像素电极和所述公共电极均包括域形成装置。
7、根据权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于还包括：
多条栅极线，形成在所述第一衬底上；以及
多条数据线，与所述栅极线绝缘并相交，
其中，所述域形成装置包括相对于所述栅极线、以45度形成的两个部分，且相互垂直。
8、根据权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于还包括所述像素电极和所述公共电极内的线状孔眼，作为所述部分。
9、根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：在相同灰度级处，施加到主像素电极的信号电压高于施加到子像素电极的信号电压。
10、根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于：主像素电极和子像素电极组一起充当像素单元，并代表一种颜色。
11、一种用于驱动显示设备的装置，所述装置在从外部设备接收到输入控制信号之后输出栅极控制信号和数据控制信号，所述装置在从外部设备接收到输入图像信号之后输出针对子像素的图像信号和针对主像素的图像信号，
其中，利用满足以下等式的伽马值来确定针对主像素的图像信号：
伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f
其中，f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)，
以及α是常数。
12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于还包括查找表，所述查找表用于存储针对在显示设备中所使用的所有图像信号的、主像素的图像信号和子像素的图像信号，所述装置从查找表中检测针对输入图像信号的子像素的图像信号和主像素的图像信号，并输出所检测到的图像信号。
13、根据权利要求11所述的装置，其特征在于通过从两倍目标伽马值中减去用于确定子像素的图像信号的伽马值，得到用于确定主像素的图像信号的伽马值。
14、一种液晶显示器，包括：
第一绝缘衬底；
栅极线，形成在所述第一绝缘衬底上，具有栅极电极；
栅极绝缘层，形成在所述栅极线上；
非晶硅层，形成在所述栅极绝缘层上；
欧姆触点，形成在所述非晶硅层上；
数据线，形成在所述栅极绝缘层上，其至少部分包括形成在所述欧姆触点上的源极电极；
漏极电极，与所述源极电极相对，其至少部分位于所述欧姆触点上；
钝化层，形成在所述数据线和所述漏极电极上；
像素电极，形成在所述钝化层上，并与所述漏极电极相连；
第二绝缘衬底，与所述第一绝缘衬底相对；
公共电极，形成在所述第二衬底上；
第一域形成装置，形成在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上；
第二域形成装置，形成在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上，其与所述第一域形成装置协作，将像素区域分割为多个子域，
其中，将像素电极分割为主像素电极和子像素电极，在相同灰度级处，分别向所述主像素电极和子像素电极施加不同的信号电压，以及
其中，利用满足以下等式的伽马值来确定主像素电极的信号电压
伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f
其中，f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)，
以及α是常数。
15、一种液晶显示器，包括：
多个像素电极，被分割为主像素电极和子像素电极，在相同灰度级处，分别向所述主像素电极和子像素电极施加不同的信号电压，以及
利用以下伽马值来确定要施加到子像素电极上的信号电压：
伽马K＝(当前灰度级/最大灰度级)f，其中指数f不是常数。
16、根据权利要求15所述的液晶显示器，其特征在于f相对于当前灰度级会发生改变。
17、根据权利要求16所述的液晶显示器，其特征在于f的最小值出现在最大灰度级处。
18、根据权利要求15所述的液晶显示器，其特征在于利用等式f(灰度级)＝α×(最大灰度级/当前灰度级)来确定f，其中α是常数。
19、根据权利要求15所述的液晶显示器，其特征在于通过从两倍目标伽马值中减去子像素电极的伽马值，得到主像素电极的伽马值。
20、根据权利要求15所述的液晶显示器，其特征在于所述子像素电极具有与主像素电极不同的尺寸。
21、根据权利要求15所述的液晶显示器，其特征在于：在相同灰度级处，施加到主像素电极上的信号电压高于施加到子像素电极上的信号电压。
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