CN1815336A - 多区域垂直校准液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种多区域垂直校准液晶显示装置，包括一个具有多个凸起物和第一电极的第一基板，一个具有多个象素电极、第一狭缝和第二狭缝的第二基板，以及一个位于该第一基板与该第二基板之间的液晶层。其中第一电极位于第一基板的表面，凸起物位于第一电极的部分表面；象素电极位于第二基板的表面，第一狭缝位于象素电极之间，并且第一狭缝和凸起物不与第二基板的投影交错，第二狭缝位于第一狭缝的边缘，第二狭缝的延伸方向和凸起物与第二基板的投影相交错。

Description

多区域垂直校准液晶显示装置

【技术领域】

本发明涉及一种液晶显示装置，特别是指一种适用于多区域垂直校准的液晶显示装置。

【背景技术】

目前液晶显示器的发展目标是朝大尺寸、高辉度、高对比、广视角、以及高色彩饱和度来发展，而多区域垂直校准(Multi-Domain VerticalAlignment，简称MVA)就是现今解决液晶显示装置视角问题的一大对策。在MVA型的液晶显示装置中，由于显示区被划分为多个区域，使得液晶以互相补偿的方式排列，因此在不同视角可以看到相同的相位差值，而不会有灰阶反转的现象产生，同时也可以提高对比及缩短响应时间。

已知的MVA液晶显示装置其侧视图与俯视图如图1(a)和图l(b)所示，其中第一电极11位于第一基板1的表面，第一电极11的表面有多个凸起物3(protrusion)；象素电极4位于第二基板2的表面，在象素电极4之间有多个第一狭缝5(slit)用以把象素单元间隔出来，其中同一区域的液晶分子7倾斜角度均相同。也即已知的MVA液晶显示装置在同一灰阶状态时，其倾斜角度都相同。然而，由于液晶显示器是利用液晶本身的屈光特性来显示不同灰阶的，当人眼的视线与液晶本身的夹角变化时，感受到的光强度便不一致。因此，在由不同的视角观看已知的MVA液晶显示装置(参照图1(a))时，人眼的视线与液晶长轴的夹角均不同，看到的亮度也不一致。特别是在微观状态下，与多区域垂直校准液晶显示装置的象素电极凸起物邻近的任意两个相邻显示区域，因为这两个相邻区域的液晶分子倾斜的角度，在通电时不尽相同，所以对于观察的人眼而言，人眼的视线与液晶长轴之夹角均不同，看到的两个邻近区域亮度并不一致。对人眼而言，凸起物的两个邻近区域的亮度不均匀。当此效应扩及到全部面板显示区域时，会造成面板的亮度不均匀，显示的品质降低，因此亟需加以改善。

【发明内容】

本发明涉及一种多区域垂直校准液晶显示装置，包括一个具有多个凸起物和第一电极的第一基板，一个具有多个象素电极、第一狭缝和第二狭缝的第二基板，以及一个位于该第一基板与该第二基板之间的液晶层。其中第一电极位于第一基板的表面，凸起物位于第一电极的部分表面；象素电极位于第二基板的表面，第一狭缝位于象素电极之间，并且第一狭缝和凸起物不与第二基板的投影交错，第二狭缝位于第一狭缝的边缘，且第二狭缝的延伸方向和凸起物与第二基板的投影相交错。

本发明的多区域校准液晶显示装置，其使用的基板可以是任何透明基板，最好是玻璃基板。本发明的多区域校准液晶显示装置，其象素电极可以是任何已有的透明电极材料，最好是氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。本发明的多区域校准液晶显示装置最好还在第一基板表面进一步设置一个彩色滤光片。本发明的多区域校准液晶显示装置选择性地进一步设置功能性元件以增加或改善其功能，最好还在第二基板上进一步包含扫描线路(scanning line)、信号线路(signa line)和开关元件。上述本发明的多区域校准液晶显示装置的开关元件最好是薄膜晶体管。本发明的多区域校准液晶显示装置最好还在象素电极表面选择性地进一步包含垂直校准层。本发明的多区域校准液晶显示装置还最好在第二基板表面选择性地进一步包括一个闸极绝缘层或一个钝化层，以改善其线路间的绝缘性。

此外，本发明的第二狭缝的延伸方向与该凸起物的投影相交的角度范围可以是任何角度，最好是介于80°至110°之间，更好是垂直角度。本发明的第一狭缝不与凸起物在第二基板的投影交错，最好是互相平行。本发明的第二狭缝的长度分布没有限制，最好是至少有两个第二狭缝的长度不相同，更好是第二狭缝的长度从象素电极的同一边缘两端向中间递减或递增。本发明的第二狭缝间的间距分布没有限制，最好是至少有三个第二狭缝间的相邻间距不相同，更好是第二狭缝间的间距从象素电极的同一边缘两端向中间递减或递增。由于象素电极间第二狭缝的长度或排列密度的改变，提供电压时会产生不同的电场，使液晶分子产生不同的旋转角度。是以本发明的液晶显示装置，不同第二狭缝附近的液晶分子在同一灰阶时会有不同的倾斜角，使得本发明的液晶分子在同一象素内同一突起物相邻区域的倾斜角度均不相同，但是其因为第二狭缝的分布成规则性分布，液晶分子的倾斜角度也成规则性分布。而已知液晶显示器的透光度与液晶分子倾斜角所造成的总体平均折射率相关，经设置本发明所公开的第二狭缝后，突起物的相邻区域的总体平均液晶分子倾斜角略有相同，所以液晶分子倾斜角造成的总体平均折射率几乎相同，因此突起物的相邻区域的透光度几乎相同，所以可以达到改善液晶显示装置亮度分布，均匀化液晶显示装置亮度的功效。本发明的液晶显示装置除了能达到广视角外，同一灰阶在不同的视角观看时均可得到同样的亮度。

【附图说明】

图1(a)是已知多区域垂直校准液晶显示装置侧视图。

图1(b)是已知多区域垂直校准液晶显示装置俯视图。

图2(a)是本发明的第一实施例的液晶显示装置侧视图。

图2(b)是本发明第一实施例的液晶显示装置俯视图。

图2(c)是本发明的液晶显示装置在不同视角下亮度与灰阶的关系图。

图3(a)是本发明第二实施例的液晶显示装置侧视图。

图3(b)是本发明第二实施例的液晶显示装置俯视图。

图4(a)是本发明第三实施例的液晶显示装置侧视图。

图4(b)是本发明第三实施例的液晶显示装置俯视图。

图5(a)是本发明第四实施例的液晶显示装置侧视图。

图5(b)是本发明第四实施例的液晶显示装置俯视图。

图6是本发明的形成狭缝的图形的补偿结构示意图。

【主要元件符号说明】

1   第一基板        2   第二基板       3   凸起物

4   象素电极        5   第一狭缝       6   第二狭缝

7   液晶分子        11  第一电极       12  彩色滤光片

21  闸极氧化层      22  钝化层         60  薄膜电晶体

61  闸极线路        62  扫描线路       63  垂直校准层

【具体实施方式】

首先，请参阅图2(a)和图2(b)，其是本发明多区域校准显示装置的侧视图和俯视图，该多区域校准显示装置包含第一基板1、第二基板2以及一个负型液晶层7。图2(a)及图2(b)示出第一电极11、多个凸起物3、象素电极4、第一狭缝5和第二狭缝6。其中第一电极11位于第一基板1的表面，第一基板1表面具有多个凸起物3。而位于第二基板2表面的象素电极4具有多个平行于凸起物3的第一狭缝5，用以间隔象素电极4。第二狭缝6位于第一狭缝5的边缘，其延伸方向和凸起物3与第二基板2的投影垂直，并且第二狭缝6的长度(L)从象素电极4的同一边缘两端向中间递增。本具体实施例的负型液晶层位于第一基板1与第二基板2之间。当为该液晶显示装置提供一个电压时，其电场会受到第二狭缝6长度影响，使同一灰阶的负型液晶分子7产生不同的之倾斜角，即液晶分子在同一象素内同一突起物相邻区域的倾斜角度均不相同。但是因为第二狭缝6的分布成规则性分布，液晶分子7的倾斜角度也成规则性分布。而已知液晶显示器的透光度与液晶分子倾斜角造成的总体平均折射率相关，经设置本发明公开的第二狭缝后，突起物的相邻区域的总体平均液晶分子倾斜角大约相同，所以液晶分子倾斜角造成的总体平均折射率几乎相同，因此突起物的相邻区域的透光度几乎相同，所以可以达到改善液晶显示装置亮度分布，均匀化液晶显示装置亮度的目的。因此，该液晶显示装置不论从哪一个角度来看均可得到一样的亮度值(图2(c))。

图3(a)和图3(b)提供了本发明的多区域垂直校准液晶显示装置的另一个实施方式，即另一个具体实施例。请参照图3(a)，同时图3(b)所示为图3(a)中沿A-B线横切的剖面结构，其中显示一个彩色滤光片12位于第一基板1和第一电极11之间，第一电极11的表面具有多个凸起物3。在第二基板上，一个闸极绝缘层21和一个钝化层22位于第二基板2和象素电极4之间；该象素电极4的表面具有一个垂直校准层63，并且具有多个平行于凸起物3的第一狭缝5，用以间隔象素电极。第二狭缝6位于第一狭缝5的边缘，其延伸方向和凸起物3与第二基板2的投影垂直，并且第二狭缝6的长度(L)从象素电极4的同一边缘两端向中间递减；以及一个负型液晶层7位于第一基板1与第二基板2之间。另外，有一个薄膜晶体管(TFT)60与象素电极4连接，用以作为该液晶显示装置的开关元件，并且该TFT60分别与扫描线路61以及一个闸极线路62连接。因此，当TFT60为该液晶显示装置提供一个电压时，其电场会受到第二狭缝6长度的影响。当第二狭缝6长度愈短时，液晶分子倾斜角愈小。即液晶分子的倾斜角从象素电极的同一边缘两端向中间递减(图3(b))，以便得到均匀的液晶倾斜夹角的平均值。因为第二狭缝6的分布成规则性分布，液晶分子的倾斜角度也成规则性分布。而已知液晶显示器的透光度与液晶分子倾斜角所造成的总体平均折射率相关，经设置本发明所公开的第二狭缝6后，突起物3的相邻区域的总体平均液晶分子倾斜角大约相同，所以液晶分子倾斜角造成的总体平均折射率几乎相同，因此突起物3的相邻区域的透光度几乎相同，所以可以达到改善液晶显示装置亮度分布，均匀化液晶显示装置亮度的目的。

图4(a)和图4(b)提供了本发明的多区域垂直校准液晶显示装置的另一个实施方式，即另一个具体实施例。请参照图4(a)，同时图4(b)所示为图4(a)中沿A-B线横切的剖面结构，其中第二狭缝6具有不同的间距宽度，其宽度(W)从该象素电极4的同一边缘两端向中间递增，其他装置与图3(a)相同。当TFT60为该液晶显示装置提供一个电压时，其第二狭缝6间距宽度(W)愈大，液晶分子的倾斜角愈小。而该设计效果，与上述实施例近似，因为第二狭缝6的分布成规则性分布，所以液晶分子7的倾斜角度也成规则性分布。而已知液晶显示器的透光度与液晶分子倾斜角造成的总体平均折射率相关，经设置本发明所公开的第二狭缝6后，突起物3的相邻区域的总体平均液晶分子倾斜角大约相同，所以液晶分子倾斜角造成的总体平均折射率几乎相同，因此突起物3的相邻区域的透光度几乎相同，所以可以达到改善液晶显示装置亮度分布，均匀化液晶显示装置亮度的目的。即液晶分子的倾斜角从象素电极的同一边缘两端向中间递减(图4(b))，以得到均匀的液晶夹角的平均值，所以可以改善液晶显示装置的亮度分布。

图5(a)和图5(b)提供了本发明的多区域垂直校准液晶显示装置的另一个实施方式，即另一个具体实施例。请参照图5(a)，同时图5(b)所示为图5(a)中沿A-B线横切的剖面结构，其中第二狭缝6具有不同的间距宽度，其宽度(W)从该象素电极的同一边缘两端向中间递减，其他装置与图3(a)相同。当TFT60为该液晶显示装置提供一个电压时，其第二狭缝6间距宽度(W)愈大，液晶分子的倾斜角愈小。该设计效果，与上述实施例近似，因为第二狭缝6的分布成规则性分布，液晶分子7的倾斜角度也成规则性分布。而已知液晶显示器的透光度与液晶分子倾斜角造成的总体平均折射率相关，经设置发明所公开的第二狭缝6后，突起物3的相邻区域之总体平均液晶分子倾斜角约略相同，所以液晶分子倾斜角造成的总体平均折射率几乎相同，因此突起物3的相邻区域的透光度几乎相同，所以可以达到改善液晶显示装置亮度分布，均匀化液晶显示装置亮度的目的。即液晶分子的倾斜角从象素电极的同一边缘两端向中间递增(图5(b))，以得到均匀的液晶夹角的平均值。

此外，本发明的第二狭缝6为了得到一个平整的转角，在黄光蚀刻制成时形成的狭缝的光罩图形通常需要具有一个补偿结构，其较佳图形如图6所示，在狭缝的转角具有一个突出的长方形补偿结构。

上述实施例仅仅是为了方便说明举例而已，本发明所主张的权利范围应以权利要求书为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (16)

1、一种多区域垂直校准液晶显示装置，包括：

具有多个凸起物和多个第一电极的第一基板，其中该第一电极位于该第一基板的表面，该凸起物位于该第一电极的部分表面；

具有多个象素电极、多个第一狭缝和多个第二狭缝的第二基板；其中该象素电极位于该第二基板的表面，该第一狭缝位于相邻象素电极之间，该第一狭缝与该凸起物不与该第二基板的投影交错，该第二狭缝位于该第一狭缝的边缘，并且该第二狭缝的延伸方向和该凸起物与该第二基板的投影相交错；以及

位于该第一基板与该第二基板之间的一个液晶层。

2、如权利要求1所述的装置，其中该第二狭缝的延伸方向与该凸起物的投影相交的角度范围介于80°至110°之间。

3、如权利要求1所述的装置，其中该第一狭缝和该凸起物与第二基板的投影平行。

4、如权利要求1所述的装置，其中同一象素电极内的该第二狭缝中至少有两个第二狭缝的长度不相同

5、如权利要求1所述的装置，其中同一象素电极内的该第二狭缝之间至少有两个间距不同。

6、如权利要求1所述的装置，其中该第二狭缝的长度(L)从该象素电极的同一边缘两端向中间递减。

7、如权利要求1所述的装置，其中该第二狭缝的长度(L)从该象素电极的同一边缘两端向中间递增。

8、如权利要求1所述的装置，其中该第二狭缝间的宽度(W)从该象素电极的同一边缘两端向中间递减。

9、如权利要求1所述的装置，其中该第二狭缝间的宽度(W)从该象素电极的同一边缘两端向中间递增。

10、如权利要求1所述的装置，其中该第一基板进一步包括一个彩色滤光片，并且该彩色滤光片位于该第一基板的表面。

11、如权利要求1所述的装置，其中该第二基板进一步包括多个扫描线路、多个信号线路、以及多个开关元件。

12、如权利要求1所述的装置，其中该下基板进一步包括一个垂直校准层，并且该垂直校准层位于该象素电极的表面。

13、如权利要求1所述的装置，其中该第二基板进一步包括一个闸极绝缘层或一个钝化层位于该第二基板的表面。

14、如权利要求1所述的装置，其中该第一基板和第二基板为玻璃基板。

15、如权利要求1所述的装置，其中该象素电极为氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。

16、如权利要求1所述的装置，其中该开关元件是薄膜晶体管。

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