CN1797146A - 共平面开关模式液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能防止数据线的信号干扰和向错的共平面开关(IPS)模式液晶显示器件。该(IPS)模式液晶显示(LCD)器件包括第一和第二基板；位于第一基板上的栅线；与栅线交叉以形成像素区域的数据线；位于栅线和数据线的交叉处的薄膜晶体管；多个交替地沿栅线延伸的方向并行设置并产生第一方向的共平面电场的像素电极和公共电极；沿基本上垂直于数据线的方向研磨的定向膜；和位于第一和第二基板之间的液晶层，其中像素电极和公共电极在其两端被弯曲并且第一方向的共平面电场从像素电极和公共电极的两端产生。

Description

共平面开关模式液晶显示器件
技术领域
本发明涉及一种液晶显示(LCD)器件，尤其涉及一种能防止数据线的信号干扰并减小垂直线缺陷的共平面开关(IPS)模式LCD。
背景技术
因为包括移动电话、PDA或笔记本电脑的各种移动电子设备已经得到了发展，对用于移动电子设备的轻、薄、短并且小的平板显示器件的需求逐渐增加。因此，对如LCD(液晶显示器)、PDP(等离子显示面板)、FED(场发射显示器)、VFD(真空荧光显示器)的平板显示器件的研究正在积极地进行。在这些显示器件中，LCD由于其批生产技术、驱动电路简单以及画面质量高而最受关注。
普通的LCD器件通过利用电场控制光来实现图像，其包括在其上排列有矩阵形式的像素的液晶面板和用于驱动液晶面板的驱动电路。
图1示出了现有的IPS模式LCD的单元像素区域。如图所示，栅线1和数据线10在液晶面板的第一基板上互相交叉设置以限定像素区域。栅极9、半导体层(未示出)和源极、漏极13和15形成在栅线1和数据线10的交叉点处以形成开关器件(例如，薄膜晶体管(TFT))。
像素电极3和公共电极5交替设置在液晶面板的各像素区域内以在第一基板上产生共平面电场。像素电极3接收来自开关器件(TFT)的源极和漏极13和15的数据信号并且与第一基板上的公共电极5一起产生共平面电场。换句话说，栅极9和源极、漏极13和15分别与栅线1和数据线10连接在一起，以利用通过栅线1输入的信号导通开关器件(TFT)并且将通过数据线10施加的数据信号传送到像素电极3。这样，LCD根据提供到各像素区域的数据信号利用形成在像素电极3和公共电极5之间的电场控制液晶层的光透射率来显示图像。
虽然没有示出，滤色片形成在第二基板上，并且液晶层形成在第一和第二基板之间分隔的空间内。
在上述IPS模式LCD中，因为液晶层内的液晶分子通过形成在像素电极3和公共电极之间的共平面电场驱动，与现有技术的TN(扭转向列)模式LCD相比可见度范围变宽了，即，在所有方向(上/下和左/右方向)上都得到了大约80°到85°的视角。
然而，在现有的IPS模式LCD中，因为数据线10和像素电极3互相邻近并且平行，在数据线10和像素电极3之间易产生信号干扰，导致串扰和漏光。
因而，正在努力解决上述问题，将最外层的公共电极5’设置在数据线10附近并且使其与公共电极5相比具有更宽的宽度。然而，上述电极设置结构降低了LCD的孔径比并且不能有效地防止由于数据线的信号干扰而使电场畸变。
图2A和图2B是图1中区域“I”的放大图。将参考图2A和图2B详细描述由于根据数据线的电压变化的信号干扰导致的液晶阵列的畸变。
产生液晶分子初始排列的研磨方向相对于公共电极5、5’以及像素电极3具有大约45°的倾斜角，并且当将电压施加到公共电极5、5’以及像素电极3时产生的共平面电场与公共电极5、5’以及像素电极3垂直。
图2A示出了当将8V的电压施加到数据线10并且分别将5V和8V的电压施加到公共电极5、5’和像素电极3上时，液晶分子的指向矢由公共电极5、5’和像素电极3之间的电压差产生的电场确定为第一方向30。
图2B示出了当将8V的电压施加到数据线10并且分别将5V和8V的电压施加到公共电极5、5’和像素电极3上时，如果施加到数据线10上的8V电压变为10V，在液晶分子的实际驱动区域上产生的电场的方向变化为具有第二方向35，从而指向矢被旋转为多于图2A中所示的第一方向30。
数据线的电压变化使像素区域内电场的方向发生了畸变，导致了液晶排列的变化。结果是，即使为公共电极和像素电极施加相同的电压，在显示屏幕上感觉到的颜色也发生了变化。
发明内容
因此，本发明涉及一种共平面开关模式液晶显示器件，该显示器件基本上克服了由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。
本发明的优点是提供一种IPS(共平面开关)模式LCD(液晶显示)器件，该LCD通过具有与数据线基本垂直的研磨方向并设置与研磨方向相对应的公共电极和像素电极，能够防止由于数据线的信号干扰导致的图像质量变差。
本发明的另一优点是提供一种IPS模式LCD，该LCD通过弯曲像素电极和公共电极的两端并且附加地形成辅助像素电极，能够防止向错(disclination)现象的发生。
本发明的其他特点和优点将出现在下面的说明书中描述，并且一部分从说明书中是显而易见的，或者可以从本发明的实践得到的。本发明的上述和其他优点可以通过书面的说明书和权利要求书以及附图中指出的特定结构实现和得到。
为了得到上述和其他优点并根据本发明的目的，如此处具体和概略地描述的，提供了一种IPS型LCD装置，其包括：第一和第二基板；位于第一基板上的栅线；与栅线交叉以形成像素区域的数据线；位于栅线和数据线的交叉处的薄膜晶体管；多个交替地与栅线延伸的方向并行排列并产生第一方向的面向电场的像素电极和公共电极；沿基本上垂直于数据线的方向被摩擦的对准膜；和位于第一和第二基板之间的液晶层，其中像素电极和公共电极在其两末端被弯曲并且第一方向的面向电场从像素电极和公共电极的两末端产生。
可以理解上面普通的描述和下面详细的描述都是示意性和解释性的并且将提供本发明要求的进一步解释。
附图说明
包括为用于提供对本发明的进一步解释并成为本说明书的一部分的附图，描述了本发明的实施方式并与说明书一起解释本发明的原理。
在附图中：
图1示出了现有的LCD器件的平面图；
图2A和图2B是图1中部分“I”的放大图；
图3示出了根据本发明第一实施方式的LCD器件的单元像素；
图4A和图4B是沿图3中的线II-II’和III-III’提取的截面图；
图4C和图4D是图3中部分IV的放大图；
图5示出了根据本发明第二实施方式的LCD器件的单元像素；并且
图6示出了根据本发明第三实施方式的LCD器件的单元像素区域。
具体实施方式
下面将参照附图中描述的实施例，详细描述本发明的实施方式。
现在将参考附图详细描述本发明的LCD器件。
图3示出了根据本发明第一实施方式的LCD器件的单元像素，并且图4A和图4B是沿图3中线II-II’和线III-III’提取的截面图。
如图所示，液晶面板包括设置在第一基板110上并限定单元像素区域的数据线100和栅线101、位于栅线101和数据线100的交叉点处的开关器件，特别的是TFT、和交替且平行设置在像素区域内并产生共平面电场的至少一像素电极103和公共电极105。虽然没有示出，涂敷有沿基本上垂直于数据线100的方向被研磨的定向膜，并且像素电极103和公共电极105与垂直于数据线100的方向大约呈0°到45°设置。
TFT包括形成为第一基板110上的栅线101一部分的栅极107、形成在栅极107上由SiNx或SiOx制成的栅绝缘膜120、半导体层109，即沟道区域、形成在半导体层109上的欧姆接触层111、形成为数据线100延伸部分的源极113和与源极113间隔开的漏极115。
由材料如SiNx或SiOx制成的钝化膜130完全形成在TFT上方，在其上形成有作为由ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)或ITZO(氧化铟锡锌)制成的透明导体的像素电极103并且该电极通过形成在钝化膜130内的第一接触孔117与TFT的漏极115连接以接收数据信号。
在单元像素的左侧和右侧，形成基本上与相邻数据线100和100’平行的像素电极线123和公共电极线125以电连接多个像素电极103和公共电极105。公共电极线125通过公共线125”接收来自于外部信号源的公共信号并且将该信号传送到公共电极105。公共线125与像素电极线123重叠并且在其间插插入钝化膜130以形成存储电容(Cst)。
同时，关于公共线125”延伸的方向对称设置像素电极103和公共电极105以形成具有两个域的像素区域。这样，根据液晶的双折射，不正常光可以互相抵消并且使色移(color shift)最小化。
栅线101可以形成为基本上与相邻的像素电极103或公共电极105平行并且在液晶面板的整个区域上方沿Z字形图案延伸。两个相邻的像素区域可以对称地形成在插入其中的栅线的边界处，并且可以与相邻的像素区域对称形成在数据线100的边界区域。
在与第一基板110相对应的第二基板(未示出)上，顺序形成用于防止漏光的光阻挡层、包括如R、G和B滤色片的滤色片层和涂敷层。不考虑用于覆盖数据线和公共线之间的隔离区域的对准余量，光阻挡层具有最小的宽度。
如上所述，在本发明中，通过设置基本上与栅线平行的公共电极和像素电极，数据线的信号对像素电极的影响可以达到最小。
图4C和图4D是图3中部分IV的放大图，其示出了当将电压施加到公共电极和像素电极105和103上时和当将电压不施加到其上时的液晶分子的驱动特性。
虽然没有示出，将沿垂直于数据线100的方向被研磨的，即与形成在数据线100和像素电极线123之间的电场142具有相同方向的定向膜形成在包括像素电极103和公共电极105的第一基板110上。
在本发明的实施方式中，研磨方向是，当施加相同的电压到数据线100和像素电极线123时，产生液晶分子初始排列的研磨方向和数据线100与像素电极线123之间的电场142的方向相同。具体地说，在现有技术中，摩擦沿与数据线100的方向呈45°倾斜角的方向执行。相反地，在本发明中，摩擦沿垂直于数据线100的方向执行，从而当不施加电压时，位于数据线100和像素电极线123之间的液晶分子140沿垂直于数据线100的方向设置并且因而没有被残余电压畸变。
如图4D所示，当将电压施加到公共电极105和像素电极103时，液晶分子140沿与在公共电极105和像素电极103之间产生的共平面电场144的方向相对应的方向排列。在这种情况下，因为电场142沿垂直于数据线100和第一像素电极线123之间的数据线100的方向形成，位于截面内的液晶分子140没有运动，共平面电场144形成在公共电极105和像素电极103之间并且液晶分子140沿电场方向被驱动。
这样，定向膜的研磨方向垂直于数据线，并且公共电极和像素电极沿与研磨方向相对应的方向设置(例如，与数据线呈大约45°倾斜角)。因此，由于数据线的残留电压导致的电场畸变可以被最小化并且可以防止液晶分子的扭曲现象。因而，即使在白黑模式下也可以防止相应区域处的漏光发生。
在LCD器件中，如图3所示，公共电极105和公共线125形成锐角，并且辅助像素电极103’附加地包括在突出区域上。即，在两个具有相同极性的电极105和125以锐角互相连接的区域内可能会发生向错(disclination)现象。因而，通过在该区域上附加地形成辅助电极103’，可以防止电场畸变。在这种情况下，辅助像素电极103’可以具有三角形形状。
图5示出了本发明的第二实施方式，其中修改了第一实施方式中的辅助像素电极。
第二实施方式的结构与第一实施方式的相似。所以，将只描述其差别。
如图所示，液晶面板包括设置在第一基板上并像素单元像素区域的数据线200和栅线201、位于栅线201和数据线200交叉处的TFT和交替且平行设置在像素区域内并产生共平面电场的至少一个像素电极203和公共电极205。像素电极203和公共电极205形成为与基本上垂直于数据线200的方向大约呈0°到45°角。
TFT包括形成为栅线201一部分的栅极207、半导体层(未示出)、源极213和漏极215。像素电极203通过形成在漏极215上部的第一接触孔217接收数据信号。
在单元像素的左侧和右侧，形成基本上与相邻数据线200和200’平行的像素电极线223和公共线225以分别电连接多个像素电极203和公共电极205。像素电极线223和公共线225互相重叠并且在其中插入栅绝缘膜(未示出)和钝化膜(未示出)以形成存储电容(Cst)。
在本实施方式中，公共电极205与公共线225形成锐角，并且将用于防止电场畸变的平行四边形辅助像素电极203’附加地形成在突出区域上。与根据本发明第一实施方式的三角形辅助像素电极103’相比，平行四边形的辅助像素电极203’可以改进LCD器件的孔径比。
此外，在与第一基板相对应的第二基板上，顺序形成有用于防止漏光的光阻挡层、包括R、G和B滤色片装置的滤色片层、以及涂敷层。
图6示出了根据本发明的第三实施方式的LCD器件的单元像素区域，在单元像素区域内的像素电极和公共电极的末端都被弯曲。
本发明的第三实施方式与本发明的第一和第二实施方式相似。因此将仅描述其差别。
如图6所示，液晶面板包括设置在第一基板上并限定单元像素区域的数据线300和栅线301、位于栅线301和数据线300交叉处的TFT和基本上交替平行设置在像素区域内并产生共平面电场的像素电极303和公共电极305。像素电极303和公共电极305形成为与基本上垂直于数据线200的方向大约呈0°~45°角。将像素电极303和公共电极305的两端弯曲以与像素电极303和公共电极305延伸的方向大约呈0°到20°范围的倾斜角。
TFT包括形成为栅线301一部分的栅极307、半导体层、源极313和漏极315。像素电极303通过第一接触孔317与TFT的漏极315连接以接收数据信号。
在单元像素的左侧和右侧形成基本上与相邻数据线300和300’平行的像素电极线323和公共线325以电连接多个像素电极303和公共电极305。在这种情况下，像素线323和公共线325彼此重叠并在其间插入栅绝缘膜(未示出)和钝化膜(未示出)以形成存储电容(Cst)。
在本实施方式中，公共电极305与公共线325形成锐角，并且将用于防止电场畸变的平行四边形辅助像素电极303’附加地形成在突出区域上。因而，可以防止向错。
此外，如上所述，公共电极305和像素电极303这样形成，使得与公共线325和像素电极线323连接的各部分被弯曲以形成倾斜的电场区域。
弯曲像素电极303和公共电极305使它们倾斜的原因是最小化与共平面电场的第一方向具有不同方向的电场的形成，该共平面电场产生在两个电极303和305与公共线325和像素电极线323连接的区域内，在该区域中共平面电场通过公共电极305和像素电极303形成。
具体地说，因为两个电极303和305不像在像素中心处那样平行设置，在公共电极305和像素电极303的两侧形成的电场被畸变。因而，液晶分子不正常地排列。这样，为了使彼此平行的两电极303和305最大化，使像素电极303或公共电极305的一侧弯曲以在电场形成的区域形成斜面。因而，使产生在像素中心区域的共平面电场的第一方向与产生在电极外侧边缘区域的共平面电场的方向最大程度上一致。
根据本发明的IPS模式LCD具有很多优点。
例如，因为研磨方向基本上与数据线和像素电极线垂直，无论是否施加电压，位于数据线附近的液晶分子都可以保持其初始排列方向。因而，虽然在电压OFF状态时数据线内保留有电压，液晶也不扭曲，并且因而防止了漏光。此外，通过防止由于数据线内信号畸变而导致的感觉到的颜色变化可以改进图像质量。
此外，由于像素电极和公共电极的两端被弯曲并且附加地形成有辅助像素电极，可以防止在像素区域向错的产生。因而，改进了图像质量并且使LCD器件的孔径比最大化。
对于本领域的普通技术人员来说，不脱离本发明的实质和范围的各种修改和变化是显而易见的。因而，可以理解，本发明覆盖了在所述权利要求及其等同物内提供的修改和变化。

Claims (18)

1、一种共平面开关模式液晶显示器件，包括：
第一和第二基板；
位于第一基板上的栅线；
与栅线交叉以形成像素区域的数据线；
位于栅线和数据线的交叉处的薄膜晶体管；
多个交替地与栅线延伸的方向平行设置并产生第一方向的共平面电场的像素电极和公共电极；
沿基本上垂直于数据线的方向研磨的定向膜；
位于第一和第二基板之间的液晶层，
其中像素电极和公共电极在其两端被弯曲并且第一方向的共平面电场从像素电极和公共电极的两端产生。
2、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述像素电极和公共电极与垂直于数据线的方向大约呈0°到45°范围的倾斜角形成。
3、根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述像素电极和公共电极的两端被弯曲以具有关于像素电极和公共电极的方向大约0°到20°范围的倾斜角。
4、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括：
基本上与像素区域的左、右数据线平行并且连接到多个公共电极的公共线；
基本上与像素区域的左、右数据线平行并且连接到多个像素电极的像素电极线。
5、根据权利要求4所述的器件，其特征在于，进一步包括：
形成在公共电极与公共线形成为锐角的区域上部的辅助像素电极。
6、根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述辅助像素电极防止向错产生。
7、根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述辅助像素电极形成为三角形形状。
8、根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述辅助像素电极形成为平行四边形形状。
9、根据权利要求4所述的器件，其特征在于，所述公共线和像素电极线重叠以形成存储电容。
10、根据权利要求4所述的器件，其特征在于，所述公共线将公共信号传输到外部的公共电极。
11、根据权利要求4所述的器件，其特征在于，所述公共电极和像素电极关于公共线对称设置以在像素区域内形成两个畴。
12、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述栅线基本上与相邻的公共电极和像素电极平行并且沿Z字形图案延伸。
13、根据权利要求1所示的器件，其特征在于，所述像素区域在栅线的边界处与相邻的像素区域对称。
14、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述像素区域在数据线的边界处与相邻的像素区域对称。
15、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述像素电极形成为由氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铟锡锌制成的透明导电体。
16、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述薄膜晶体管包括栅极、半导体层、源极和漏极。
17、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括与漏极和像素电极电连接的第一接触孔。
18、一种共平面开关模式液晶显示器件的制造方法，包括如下步骤：
形成第一和第二基板；
形成位于第一基板上的栅线；
形成与栅线交叉以形成像素区域的数据线；
形成位于栅线和数据线的交叉处的薄膜晶体管；
以交替图案形成多个基本上互相平行并且沿所述线延伸的方向的像素电极和公共电极；
沿像素电极和公共电极之间的第一方向产生共平面电场；
沿基本上垂直于数据线的方向研磨定向膜；以及
提供位于第一和第二基板之间的液晶层，
其中像素电极和公共电极在其两端被弯曲并且第一方向的共平面电场从像素电极和公共电极的两端产生。
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