CN2743862Y - 多域垂直取向方式液晶显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多域垂直取向方式液晶显示设备，其包括相对设置的第一基底与第二基底、设置在该第一基底与第二基底之间的液晶层、分别设置在该第一基底与第二基底上且相互平行的缺口与凸块，其中缺口与凸块都是曲线形。本实用新型的多域垂直取向方式液晶显示设备具有较佳的视角特性。

Description

多域垂直取向方式液晶显示设备

【技术领域】

本实用新型涉及一种液晶显示设备，尤其涉及一种多域垂直取向(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)方式液晶显示设备。

【背景技术】

液晶显示设备中的液晶本身不具发光特性，通过采用电场控制液晶分子扭转而实现光的通过或不通过，从而达到显示的目的。在传统液晶显示设备中，在两玻璃基底的表面形成电极，以形成控制液晶分子扭转的电场，该电极使用透明材料，且两基底的电极相对设置，从而形成与基底表面相垂直的电场。由于液晶分子具有电性，因此在该电场的控制下，液晶分子取向将垂直于基底表面，但由于液晶分子间的相互作用力和重力等物理力的影响，使得液晶分子的取向不能完全垂直于基底表面，且各液晶分子的倾斜角度不尽相同，从而，当观察者从不同角度观察时，将观察到不同的显示效果，此即为液晶显示设备的视角缺陷。

多域垂直取向方式的液晶显示设备通过将一个像素单元分割成多个区域，使不同区域的液晶分子的取向分散，来扩大该像素的整体视角，从而达到改善该液晶显示设备的视角特性。

一种现有技术多域垂直取向方式液晶显示设备请参阅2002年1月23日公开的中国专利申请第01,121,750号，如图1与图2所示。该多域垂直取向方式液晶显示设备1包括相对设置的第一基底11与第二基底12、分别设置在该第一基底11与第二基底12上且相互交错平行排列的凸块111和121、多个液晶分子16。此外，该多域垂直取向方式液晶显示设备1还包括像素电极、共用电极、配向膜、薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)、相位补偿膜、偏光装置等，但是，该组件均未在图1与图2中示出。

在第二基底12上形成被连接至该薄膜晶体管的像素电极，在第一基底11上形成共用电极，该凸块111设置在该共用电极上，该凸块121设置在该像素电极上，在该第一基底11与第二基底12间封入多个液晶分子16，该液晶分子16是介电常数为负且各向异性的液晶材料，因配向膜的限制力而使得液晶分子16的最初取向大致垂直于该第一基底11与第二基底12。

请再参阅图1，是未加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示设备1所处工作状态的示意图。此状态下，薄膜晶体管为OFF状态，凸块111与121间的间隙区域的液晶分子16取向大致垂直于该第一基底11与第二基底12，该凸块111与凸块121附近的液晶分子16的取向大致垂直于该凸块111与121的斜面，由于光沿着液晶分子16的分子轴(即液晶分子的光轴)方向传输时，不会产生双折射，即其偏振态不会发生改变，又因为分别设置在该第一基底11与第二基底12的两偏光装置的偏光轴相互垂直，所以，此时该多域垂直取向方式液晶显示设备1处于暗态。

请再参阅图2，是加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示设备1所处工作状态的示意图。此状态下，薄膜晶体管为ON状态，液晶分子16上施加垂直于第一基底11与第二基底12的电场，由于液晶分子16是介电常数为负且各向异性的液晶材料，电场作用下，该液晶分子16将向与电场方向垂直的方向偏转，再加上凸块111与121的限制，使得该第一基底11与第二基底12间的所有液晶分子16的取向大致垂直于该凸块111与121的斜面。此时，入射光与液晶分子16的分子轴方向存在一定夹角，从而，该入射光的偏振态将发生改变，因此，将有部分光从设置在该第一基底11的偏光装置出射，即该多域垂直取向方式液晶显示设备1处于亮态。

请参阅图3，是薄膜晶体管为ON状态时，该多域垂直取向方式液晶显示设备1的一像素区域内的液晶分子16的倾斜方向示意图。该凸块111与121位于该像素区域内的部分均为“ㄑ”形突起构造物，像素电极14是设置在该第二基底12上的透明电极，每一像素区域被分割成红、绿、蓝的三纵长子像素区域(未标示)。该多域垂直取向方式液晶显示设备1的各子像素区域中，该第一基底11与第二基底12间凸块111与121所形成的间隙区域被分割成A、B、C、D四区域，各区域中的液晶分子的取向大致相互相差90度。从而，当薄膜晶体管为ON状态时，该多域垂直取向方式液晶显示设备1的液晶分子16取向于多个方向上，所以视角得以扩大。

但是，该多域垂直取向方式液晶显示设备1只能从A、B、C、D四区域的液晶分子呈现的四个方向上改善视角特性，难以改善所有角度上的视角特性，从而无法使得观察者从所有角度上观察时获得相同的画像效果，因此，该多域垂直取向方式液晶显示设备1仍存在一定视角缺陷。

【实用新型内容】

为克服现有技术多域垂直取向方式液晶显示设备的视角缺陷，本实用新型提供一种具较佳视角特性的多域垂直取向方式液晶显示设备。

本实用新型还提供一种具较佳视角特性的多域垂直取向方式液晶显示设备。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：提供一种多域垂直取向方式液晶显示设备，其包括相对设置的第一基底与第二基底、设置在该第一基底与第二基底之间的液晶层、分别设置在该第一基底与第二基底上且相互基本平行的第一配向控制元件与第二配向控制元件，该第一配向控制元件与第二配向控制元件都是曲线形。

本实用新型解决技术问题的另一方案是：提供一种多域垂直取向方式液晶显示设备，其包括相对设置的第一基底与第二基底、设置在该第一基底与第二基底之间的液晶层、分别设置在该第一基底与第二基底上且相互基本平行的缺口与凸块，其中缺口与凸块都是曲线形。

相较于现有技术，本实用新型提供的多域垂直取向方式液晶显示设备中，该第一配向控制元件与第二配向控制元件相互平行，且对应于每一像素区域的第一配向控制元件与第二配向控制元件均为曲线形，从而，当共用电极与像素电极上加载电压时，在垂直于该第一基底与第二基底的电场与该第一配向控制元件与第二配向控制元件的限制下，液晶分子将倾斜取向于多个连续的方向上，所以，无论观察者从哪个角度观察时，均可观察到基本相同的画像效果，因此，本实用新型的多域垂直取向方式液晶显示设备具较佳的视角特性。

同理，该缺口与凸块相互平行，且对应于每一像素区域的缺口与凸块均为曲线形，从而，当共用电极与像素电极上加载电压时，在垂直于该第一基底与第二基底的电场与缺口与凸块的限制下，液晶分子将倾斜取向于多个连续的方向上，所以，本实用新型的另一方案的多域垂直取向方式液晶显示设备具较佳的视角特性。

【附图说明】

图1是一种现有技术多域垂直取向方式液晶显示设备未加电压时所处工作状态的示意图。

图2是图1所示多域垂直取向方式液晶显示设备加电压时所处工作状态的示意图。

图3是图1所示多域垂直取向方式液晶显示设备加电压时一像素区域内的液晶分子的取向示意图。

图4是本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备第一实施方式加电压时一像素区域的液晶分子的取向示意图。

图5是图4所示多域垂直取向方式液晶显示设备未加电压时所处工作状态的示意图。

图6是图4所示多域垂直取向方式液晶显示设备加电压时所处工作状态的示意图。

图7是本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备第二实施方式加电压时所处工作状态的示意图。

图8是本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备第三实施方式加电压时所处工作状态的示意图。

图9是本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备第四实施方式加电压时所处工作状态的示意图。

【具体实施方式】

本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备的第一实施方式如图4、图5与图6所示，该多域垂直取向方式液晶显示设备2包括相对设置的第一基底21与第二基底22、多个处于该两基底21及22间的液晶分子26、多条设置在第二基底22的栅极线25与信号线27、分别设置在该第一基底21与第二基底22的共用电极23与多个像素电极24、分别设置在该共用电极23与像素电极24上的缺口211与凸块221，其中，该多个栅极线25与信号线27形成多个矩形像素区域，该像素区域可沿垂直于该第二基底22的方向延伸至第一基底21，该缺口211与凸块221相互平行，且每一像素区域内的缺口211与凸块221均为曲线形。

该液晶分子26是介电常数为负且各向异性的液晶材料，该共用电极23与像素电极24均采用透明导电材料制成，如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化锌锡(Indium Zinc Oxide，IZO)等。另外，该多域垂直取向方式液晶显示设备2还包括配向膜、相位补偿膜、偏光装置等，但均未在图4、图5和图6中示出。

该第二基底22上，多条平行排列的栅极线25与多条平行排列的信号线27相互垂直，该栅极线25与信号线27之间设置有绝缘膜(图未示)，该栅极线25与信号线27间的每一交叠处设置一薄膜晶体管20。该薄膜晶体管20有一源极(图未示)连接至信号线27，有一闸极(图未示)连接至栅极线25，该信号线27与薄膜晶体管20上设置有绝缘保护膜(图未示)，每两相邻的栅极线25与信号线27形成的像素区域内设置有像素电极24。

每一像素电极24横长约为100μm，纵长约为300μm，每一像素电极24上设置有一曲线形凸块221。该共用电极23设置在该第一基底21邻近液晶分子26一侧，该缺口211设置在该共用电极23邻近液晶分子26一侧，且该缺口211与凸块221相互交错平行排列，即对应于一像素区域，该缺口211为一圆弧形。通常情况下，该缺口211的宽度大于概该凸块221的宽度，例如：凸块221的宽度约为7缺口10μm，211宽约10μm，高约1.5μm。另外，该缺口211的横截面为矩形，该凸块221的横截面为三角形。

如图4所示，定义一笛卡尔坐标系，它的X轴平行于栅极线25，它的Y轴平行于信号线27，该缺口211与凸块221的形状可满足如下函数：

                  X＝Asin(πY/L)

其中，X为该缺口211或凸块221上某点沿X轴方向的坐标，Y为该缺口211或凸块221上该点相应的沿Y轴方向的坐标，A是常数，其为相邻缺口211与凸块221的水平间距，L为该像素区域的长度，且0≤Y≤L。

请再参阅图5，是未加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示设备2所处工作状态的示意图。此状态下，薄膜晶体管为OFF状态，由于配向膜、缺口211与凸块221的限制，从而，位于缺口211与凸块221间的间隙区域的液晶分子26的取向大致垂直于该第一基底21与第二基底22，位于该缺口211与凸块221附近的液晶分子26的取向大致垂直于该缺口211与凸块22 1的斜面，由于光沿着液晶分子26的分子轴(即液晶分子之光轴)方向传输时，不会产生双折射，又因为分别设置在该第一基底21与第二基底22的两偏光装置的偏光轴相互垂直，所以，此时该多域垂直取向方式液晶显示设备2处于暗态。

请再参阅图6，是加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示设备2所处工作状态的示意图。此状态下，薄膜晶体管为ON状态，液晶分子26上施加垂直于第一基底21与第二基底22的电场，由于液晶分子26是介电常数为负且各向异性的液晶材料，电场作用下，该液晶分子26将向与电场方向垂直的方向偏转，再加上凸块211与221的限制，使得该第一基底21与第二基底22间的所有液晶分子26的取向大致垂直于该凸块211与221的斜面。此时，入射光与液晶分子26的分子轴方向存在一定夹角，从而，该入射光的偏振态将发生改变，所以，将有部分光能量从设置在该第一基底的偏光装置出射，即该多域垂直取向方式液晶显示设备2处于亮态。

由于对应于每一像素区域，该缺口211与凸块221均为圆弧形，即缺口211与凸块221都有连续的弯折角度，从而，当共用电极23与像素电极24上加载电压时，在垂直于该第一基底21与第二基底22的电场与该缺口211与凸块221的限制下，液晶分子26将倾斜取向于多个连续变化的方向上，所以，无论观察者从任意角度观察时，均可观察到基本相同的画像效果，表明本实用新型的多域垂直取向方式液晶显示设备2具较佳的视角特性。

本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备的第二实施方式如第七图所示，该多域垂直取向方式液晶显示设备3与多域垂直取向方式液晶显示设备2的结构基本相同，不同之处在于：该多域垂直取向方式液晶显示设备3中，每一像素区域的缺口311与凸块321均为“S”形曲线。

另，与第一实施方式的曲线类似，该“S”形曲线可满足如下函数：

                X＝Asin(πY/2L)

其中，X、Y分别为笛卡尔坐标系中X轴方向与Y轴方向的变量，X表示该缺口311或凸块321上某点沿X轴方向的坐标，Y表示该缺口311或凸块321上该点相应的沿Y轴方向的坐标，A是常数，其为相邻缺口311与凸块321的水平间距，L为一像素区域的长度，且0≤Y≤L。

图7是加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示设备3所处工作状态的示意图。由于该多域垂直取向方式液晶显示设备3中，每一像素区域的缺口311与凸块321均为“S”形，即缺口311与凸块321都有连续的弯折角度，且与多域垂直取向方式液晶显示设备2的缺口211与凸块221相比，具有更多的弯折角度，从而，液晶分子36可倾斜取向于更多方向，所以，与多域垂直取向方式液晶显示设备2相比，该多域垂直取向方式液晶显示设备3具更宽广的视角特性。

本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备的第三实施方式如图8所示，该多域垂直取向方式液晶显示设备4与多域垂直取向方式液晶显示设备2的结构基本相同，不同之处在于：该多域垂直取向方式液晶显示设备4中，每一像素区域的缺口311与凸块321均为多个“S”形组成的波浪形。

另外，与第一实施方式的曲线类似，该“S”形曲线可满足如下函数：

                X＝Asin(πY/(nL))

其中，X、Y分别为笛卡尔坐标系中X轴方向与Y轴方向的变量，X表示该缺口411或凸块421上某点沿X轴方向的坐标，Y表示该缺口411或凸块421上该点相应的沿Y轴方向的坐标，A是常数，其为相邻缺口411与凸块421的水平间距，L为一像素区域的长度，n为大于或者等于1的整数，且0≤Y≤L。

图8是加电压时，该多域垂直取向方式液晶显示设备4所处工作状态的示意图。由于该多域垂直取向方式液晶显示设备4中，每一像素区域的缺口411与凸块421均为多个“S”形组成的波浪形，即缺口411与凸块421都有连续变化的弯折角度，且与多域垂直取向方式液晶显示设备2的缺口211与凸块221相比，具有更多的弯折角度，从而，液晶分子46可倾斜取向于更多方向，所以，与多域垂直取向方式液晶显示设备2相比，该多域垂直取向方式液晶显示设备4具更宽广的视角特性。

本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备的第四实施方式如图9所示，凸块511设置在公共电极53上，缺口521设置在像素电极54上。通常情况下，该图块511的宽度大于该缺口521的宽度，例如：凸块511的宽度约为10μm，该缺口521宽约7μm，高约1.5μm。另外，该缺口211的横截面为矩形，该凸块221的横截面为三角形。

但是，本实用新型多域垂直取向方式液晶显示设备并不限于该实施方式所述，例如：该缺口211与凸块221可为圆弧形；该缺口211可设置在第二基底22上，该凸块221可设置在第一基底21上等。

Claims (15)

1.一种多域垂直取向方式液晶显示设备，其包括相对设置的第一基底与第二基底、设置在该第一基底与第二基底之间的液晶层、分别设置在该第一基底与第二基底上且相互基本平行的第一配向控制元件与第二配向控制元件，其特征在于：该第一配向控制元件与第二配向控制元件都是曲线形。

2.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该第一配向控制元件与第二配向控制元件的形状均为满足如下函数的曲线：

                   X＝A sin(πY/(nL))

其中，X、Y分别为笛卡尔坐标系中X轴方向与Y轴方向的变量，X表示该第一配向控制元件或第二配向控制元件上某点沿X轴方向的坐标，Y表示该第一配向控制元件或第二配向控制元件上该点相应的沿Y轴方向的坐标，A是常数，其为相邻第一配向控制元件与第二配向控制元件的水平间距，L为该像素区域的长度，n为大于0的整数，且0≤Y≤L。

3.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该第一配向控制元件是缺口，该第二配向控制元件是凸块。

4.如权利要求3所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该缺口的宽度大于该凸块的宽度。

5.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该第一配向控制元件是凸块，该第二配向控制元件是缺口。

6.如权利要求5所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该凸块的宽度大于该缺口的宽度。

7.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该对应于每一像素区域的第一配向控制元件与第二配向控制元件均为圆弧形。

8.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该对应于每一像素区域的第一配向控制元件与第二配向控制元件均为“S”形。

9.如权利要求1所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该对应于每一像素区域的第一配向控制元件与第二配向控制元件均为多个“S”形组成的波浪形。

10.一种多域垂直取向方式液晶显示设备，其包括相对设置的第一基底与第二基底、设置在该第一基底与第二基底之间的液晶层、分别设置在该第一基底与第二基底上且相互平行的缺口与凸块，其特征在于：该缺口与凸块都是曲线形。

11.如权利要求10所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该缺口与凸块的形状均为满足如下函数的曲线：

               X＝A sin(πY/(nL))

其中，X、Y分别为笛卡尔坐标系中X轴方向与Y轴方向的变量，X表示该缺口或凸块上某点沿X轴方向的坐标，Y表示该缺口或凸块上该点相应的沿Y轴方向的坐标，A是常数，其为相邻缺口与凸块的水平间距，L为该像素区域的长度，n为大于0的整数，且0≤Y≤L。

12.如权利要求10所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该对应于每一像素区域的缺口与凸块均为圆弧形。

13.如权利要求10所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该对应于每一像素区域的缺口与凸块均为“S”形。

14.如权利要求10所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该对应于每一像素区域的缺口与凸块均为多个“S”形组成的波浪形。

15.如权利要求10所述的多域垂直取向方式液晶显示设备，其特征在于：该缺口的宽度大于该凸块的宽度。

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