CN201097055Y - 多畴垂直取向模式的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多畴垂直取向模式的液晶显示装置，包括一上基板、一下基板及填充在上下基板之间的液晶层；所述上基板上形成有金属黑矩阵，上基板表面形成有共通电极，共通电极上形成有狭缝或凸起；所述下基板的显示区域包含有多个子像素区域，子像素内设置有像素电极，像素电极上形成有狭缝或凸起；其中所述共通电极上还形成有狭缝，将与子像素电极区域相对的共通电极分割成至少两个分立的区域，分立的区域分别与金属黑矩阵层交叠。本实用新型的液晶显示装置利用金属黑矩阵层，使分立的区域之间发生耦合电容作用，从而形成多畴显示，改善色差。

Description

多畴垂直取向模式的液晶显示装置

技术领域

本实用新型涉及一种液晶显示装置，特别是涉及一种能够改善色差的多畴垂直取向模式的液晶显示装置。

背景技术

液晶显示器(liquid crystal display，LCD)是一种被广泛应用的平面显示器，具有低功耗、薄外型、轻重量以及低驱动电压等特征。液晶显示面板一般包括有下基板、上基板及填充在上下基板之间的液晶层；下基板上的显示区域包含多个子像素区域，其内设置有薄膜晶体管(TFT)以及像素电极，薄膜晶体管充当开关元件；上基板上形成有共通电极(IPS液晶显示模式除外)，在上下基板的电极上形成有配向膜，使液晶分子得到垂直取向。下基板的像素电极与上基板的共通电极之间形成电场，电场强度的变化可以对液晶分子的排列状态进行调制，从而使背光源实现透过率的变化，形成图案显示。

目前应用于电视方面的液晶显示模式主要为MVA(Multi-domainVertical Alignment；多畴垂直取向)模式。MVA液晶显示多为利用凸起物或者狭缝电极以形成多畴垂直显示模式，以上下基板均具有凸起物的MVA为例，在没有电场存在的情况下，液晶在配向膜的作用下垂直取向，如图1A所示，此时显示器具有良好的黑态。对液晶分子施加一定的电压，液晶由垂直排列状态逐渐转向平行排列，如图1B所示，显示器透过率发生变化，从而实现图像显示。在这个过程中，由于凸起物的倾斜面或者由于条状电极形成的倾斜电场，触发液晶分子形成多个方向的取向，即形成多畴显示模式。在这种情况下，观察者在各个视角下观察屏幕所显示的画面，所观察的灰阶一致，没有灰阶反转等现象的发生，显示了良好的视角特性，如图2所示。

MVA显示模式虽然没有灰阶反转现象发生，但是其在颜色的表现上仍然具有方向依存性。从透过液晶显示器的光强变化可以看出，

$I=I_0{\sin }^{2}2\mathrm{\φ}{\sin }^2\left[\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}(n_{\mathrm{eff}}-n_0)d\right]$

在这个公式中，I为透射光强，I₀为入射光强，λ为入射光波长，d为液晶盒的厚度，Φ为液晶分子的方位角。其中有效折射率 $n_{\mathrm{eff}}=\frac{n_0{n}_e}{\sqrt{n_e^2{\cos }^2\mathrm{\θ}+n_0^2{\sin }^2\mathrm{\θ}}}$ ，在这里n₀、n_e、θ分别为液晶分子的寻常折射率、非常折射率和液晶分子的极性角。n₀、n_e、θ和Φ的定义如图3所示。

在液晶显示中，液晶分子的有效折射率是和液晶分子的极性角相关的，而在不同的视角下，液晶分子表现的有效折射率是不相同的，则会引起透射光强的变化。具体的表现为斜视角下的透过能力下降，斜视角方向和正视角方向所表现的颜色不一致，发生色差，从而影响视角范围和画面质量。在表现如亚洲人肤色等颜色(如橘黄，粉红等)时，在斜视角方向会出现偏蓝或泛白等瑕疵。

为解决斜视角方向的色差问题，利用电容耦合的方法或者双TFT驱动的方法形成8畴以上的显示模式，可以使液晶分子在各个视角方向表现的有效折射率趋于一致，使不同视角下的透过率差异变小，从而使斜视角方向的色差得到改善。

目前利用电容耦合，形成8畴显示的模式，多为利用下基板的公共存储线(Common线)或者利用栅极金属遮光线在下基板曝光而成。如果Common线或遮光线的设计宽度与栅极走线的宽度设计差别较大，则在显影工序中，较细金属线的宽幅不容易控制，这样形成液晶屏后可能产生显示不良。另外，如果用于形成耦合电容的金属线设计过宽，则会减小开口率，降低透过率。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种无需利用下基板上金属线形成耦合电容就可改善液晶显示色差、提高显示器品质的多畴垂直取向模式的液晶显示装置。

基于上述目的，本实用新型提供了一种多畴垂直取向模式的液晶显示装置，包括一上基板、一下基板及填充在上下基板之间的液晶层；所述上基板上形成有金属黑矩阵，上基板表面形成有共通电极，共通电极上形成有狭缝或凸起；所述下基板的显示区域包含有多个子像素区域，子像素内设置有像素电极，像素电极上形成有狭缝或凸起；其中所述共通电极上还形成有狭缝，将与子像素电极区域相对的共通电极分割成至少两个分立的区域，分立的区域分别与金属黑矩阵层交叠。

基于上述构思，本实用新型的多畴垂直取向模式的液晶显示装置，将每个子像素上基板上的共通电极分割成具有一定面积比的两个或者多个分立区域，这些分立的区域分别与上基板上的金属黑矩阵层有一定大小面积的交叠，当上述共通电极上的多个区域中至少一个分立区域被施加电压时，其它区域则利用金属黑矩阵层，使分立的区域之间发生耦合电容作用，从而使子像素形成多个区域显示，由于耦合电容作用，子像素每个区域的电场不同，液晶分子的取向表现不同，因此形成多畴显示，从而改善色差。

为了更进一步说明本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图。其中附图仅供参考与辅助说明用，不构成对本实用新型的限制。

附图说明

图1A是不施加电场时MVA模式的液晶分子取向示意图；

图1B是施加电场时MVA模式的液晶分子取向示意图；

图2是在不同视角下观察MVA模式的显示画面；

图3A是液晶分子状态定义的示意图；

图3B是液晶分子折射率定义的示意图；

图4A是本实用新型第一实施例上基板共通电极的结构示意图；

图4B是本实用新型第一实施例像素电极的结构示意图；

图5是本实用新型第一实施例子像素结构的俯视示意图；

图6为本实用新型第二实施例上基板共通电极结构示意图；

图7为本实用新型第三实施例上基板共通电极结构示意图；

图8A是本实用新型第一实施例中一分立区域内液晶分子在电场驱动下的形态示意图；

图8B是本实用新型第一实施例中另一分立区域内液晶分子在电场驱动下的形态示意图；

图9是本实用新型第一实施例在不同电压下透过率随视角θ的变化关系图；

图10A本实用新型第一实施例在4畴显示模式下正视角和斜视角60度时的V-T曲线图；

图10B是本实用新型第一实施例在8畴显示模式下正视角和斜视角60度时的V-T曲线图。

图中：

10.上基板       11.凸起(或狭缝)        12.共通电极     13.狭缝

14.金属黑矩阵   15、16、17.分立的区域

20.下基板       21.凸起(或狭缝)        22.像素电极

30.液晶层       31.液晶分子

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本实用新型作进一步说明。

图1A是不施加电场时MVA模式的液晶分子取向示意图；图1B是施加电场时MVA模式的液晶分子取向示意图；图4A是本实用新型第一实施方式上基板的共通电极结构示意图；图4B是本实用新型第一实施方式的子像素电极结构示意图。

参照图1A、1B，本实用新型的多畴垂直取向模式的液晶显示装置包括一上基板10、一下基板20及填充在上下基板10和20之间的液晶层30；同时参照图4B，下基板20上具有多条相互交叉的扫描线和信号线以定义出子像素区域，子像素内设置有像素电极22和TFT器件(图中未绘示)，TFT器件充当开关元件，像素电极22上形成有狭缝或凸起21；上基板10上形成有用于阻止光进入非像素区域内的金属黑矩阵(BM)14，黑矩阵14定义出多个子像素区域，用以分割接续制作的彩色滤光层，以增加色彩对比性，子像素内形成有红(R)、绿(G)、蓝(B)三种彩色滤光层(图中未绘示)，黑矩阵14与色层上形成有共通电极12，共通电极12上形成有狭缝或凸起11；参照图5，所述像素电极22上形成的狭缝或凸起21，与共通电极12上的狭缝或凸起11错位相对。

液晶层30由介电常数为负且各向异性的液晶材料构成，像素电极22和共通电极12均采用透明导电材料制成，如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化锌锡)等；金属黑矩阵14通常由金属铬(Cr)制作，为了降低表面反射，也可用氧化铬(CrOx)制作，另外，多畴垂直取向模式的液晶显示装置还包括设置在上、下基板10和20内侧的VA型配向膜，设置在基板10和20外侧的偏光板等(图中均未示)。

参照图4A、图5，所述狭缝13将与子像素区域相对的共通电极12分割成至少两个区域，分立的区域与金属黑矩阵14有一定程度的交叠。如图4A所示，狭缝13呈“<”状，将一个子像素的上基板10上的共通电极12分割为两个面积不同的区域15、16，该两个区域为分立的区域，当对其中一个区域施加共通电压，另一个区域则利用金属黑矩阵14形成耦合效果，以致使不同区域的液晶分子31具有不同驱动电场而实现多畴显示，且显示效果可以得到优化。

本实用新型液晶显示装置的第二实施方式中上基板10的共通电极结构示意如图6所示，与本实用新型液晶显示装置第一实施方式的不同之处在于，狭缝13呈条状，将上基板10上的共通电极12分割为呈矩形状的两个区域15、16。

本实用新型液晶显示装置的第三实施方式上基板10的共通电极结构示意如图7所示，与本实用新型液晶显示装置的第一、第二实施方式的不同之处在于，两条呈条状的狭缝13将上基板10上的共通电极12分立为三个区域15、16、17。

本实用新型液晶显示装置共通电极分立的区域的形状不局限于以上实施方式所述的形状。

本实用新型液晶显示装置分立共通电极区域的数目不局限于以上实施方式所述的数目。

为了更好说明本实用新型的多畴垂直取向模式的液晶显示模式与现有技术的4畴垂直取向模式的液晶显示装置的改善处，本实用新型第一实施方式例利用液晶显示器模拟软件分别制作了4畴显示，以及应用本实用新型结构的8畴显示，对其在不同视角下V-T曲线进行比较。具体的模拟过程如下：

采用软件模拟的子像素结构如图5所示，在图5中，上基板10侧的ITO共同电极12被狭缝13分立成两个区域15、16。如果采用本实用新型的液晶显示装置以形成4畴显示，则在两个区域15、16上均施加共通电压，如果采用本实用新型的液晶显示装置以形成8畴显示，则对区域16施加共通电压，对区域15不施加共通电压，区域15利用金属黑矩阵14形成耦合效果，即可实现8畴显示。

由于上基板10上的ITO共通电极12分成两个区域15、16，在上述的4畴显示模式下，两个区域15、16的液晶分子受到电场驱动时表现相同。在上述的8畴显示模式下，两个区域15、16的液晶分子受到电场驱动不同，区域16的液晶分子受到的电场作用较高，则液晶分子31更趋向平行基板方向排列；而区域15的电压是通过金属黑矩阵14耦合而成，其形成的电场较弱，液晶分子趋向平行基板方向排列的程度不如区域16，形成8畴显示。液晶分子状态示意如图6所示。

图9给出了4.0V和4.5V电压下透过率随视角θ的变化示意图，图10给出了4畴显示和8畴显示，正视角和斜视角60度时透过率随电压变化的曲线，从图9可以看出，本实用新型液晶显示装置的8畴与4畴相比，当视角≤60度的时候，8畴显示在正视角和≤60度视角之内的透过率差异较小。

从图10可以看出，本实用新型结构下的8畴显示，斜视角60度与正视视角的差值比4畴的差值小。斜视角方向的透过率和正视角方向透过率差值的减小，则可以改善色差，提高画质。

Claims (3)

1. 一种多畴垂直取向模式的液晶显示装置，包括

一上基板；

一下基板；

一液晶层，填充在上下基板之间；

所述上基板上形成有金属黑矩阵，上基板表面形成有共通电极，共通电极上形成有狭缝或凸起；

所述下基板的显示区域包含有多个子像素区域，子像素内设置有像素电极，像素电极上形成有狭缝或凸起；

其特征在于所述共通电极上还形成有狭缝，将与子像素区域相对的共通电极分割成分立的至少两个区域，分立的区域分别与所述金属黑矩阵层交叠。

2. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述的像素电极、共通电极材料为铟锡氧化物。

3. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述的分立的区域的面积不相等。

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