專利名稱：多疇垂直取向模式的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，特別是涉及一種能夠改善色差的多疇垂直取向模式的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)是目前最被廣泛使用的一種平面顯示器，具有低功耗、外型薄、重量輕以及低驅(qū)動(dòng)電壓等特征。一般而言，LCD包括有陣列下基板、彩膜(CF)上基板及填充在上下基板之間的液晶層；陣列下基板上的顯示區(qū)域包含多個(gè)子像素區(qū)域，其內(nèi)設(shè)置有薄膜晶體管(TFT)以及像素電極，薄膜晶體管充當(dāng)開關(guān)元件；CF上基板上的共通電極與陣列下基板上的像素電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度變化調(diào)制著液晶分子的取向。目前廣泛應(yīng)用的液晶顯示器模式有TN(Twist Nemetic)、IPS(In Plane Switching)和MVA(Multi-domain Vertical Alignment；多疇垂直取向)模式。
TN型液晶顯示器的主要缺點(diǎn)為視角范圍比較窄。IPS模式的液晶顯示器改善了TN的缺點(diǎn)，其視角可以達(dá)到170度以上，但是由于其模式是通過液晶分子在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)畫面顯示，其響應(yīng)速度慢。1998年，富士通公司在歐洲專利EP0884626中提出了一種利用凸起物形成多疇液晶取向的MVA模式；1998年，三星公司Kim，K.H.等人在第18屆亞洲顯示會(huì)議提出了PVA(Patterned Vertical Alignment)模式。在上述MVA及PVA兩種垂直取向技術(shù)中，子像素中的液晶分子都被分成4疇顯示，具有響應(yīng)速度快，對(duì)比度高，視角范圍寬等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。
利用凸起物或者狹縫電極而獲得的MVA(主要以4疇為主)模式顯示，液晶在配向膜的作用下垂直取向。以像素電極上形成凸起的MVA為例，在沒有施加電場(chǎng)的情況下，液晶分子的取向如圖1A所示，具有良好的黑態(tài)，這也是VA模式具有高對(duì)比度的主要原因。對(duì)液晶分子施加電場(chǎng)時(shí)，液晶由垂直排列狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)向平行排列，如圖1B所示，從而實(shí)現(xiàn)圖像顯示。在這個(gè)過程中，由于突起的傾斜面或者由于條狀電極形成的傾斜電場(chǎng)，觸發(fā)液晶分子形成多個(gè)方向的取向，從而使觀察者在各個(gè)視角下觀察屏幕所顯示的畫面，所觀察的灰階一致，沒有灰階反轉(zhuǎn)等現(xiàn)象的發(fā)生，如圖2所示。因此MVA模式表現(xiàn)出來的視角范圍比較寬。
然而，傳統(tǒng)的MVA或者PVA模式在顏色的表現(xiàn)上具有方向依存性，即正視角方向和斜視角方向所表現(xiàn)的顏色不一致，發(fā)生色差，從而影響視角范圍和畫面質(zhì)量。該現(xiàn)象發(fā)生的原因是從不同的視角觀察液晶顯示，由于液晶為各向異性物質(zhì)，從不同方向觀察，液晶分子所表現(xiàn)的狀態(tài)不一致。當(dāng)光從不同狀態(tài)的液晶分子通過時(shí)，其透過率不一樣(即Voltage-transmittance，V-T曲線表現(xiàn)不一致)，所表現(xiàn)的顏色會(huì)發(fā)生色偏移，造成色差出現(xiàn)，尤其在表現(xiàn)如亞洲人膚色等顏色(如橘黃，粉紅等)，在斜視角方向會(huì)出現(xiàn)偏藍(lán)或泛白等瑕疵。
為解決斜視角方向的色差問題，富士通提出了一種利用電容耦合的方法，將一個(gè)子像素分成兩個(gè)區(qū)域，使兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的液晶驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)不同。其中一個(gè)區(qū)域的液晶驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)與原區(qū)域保持一致，另一個(gè)區(qū)域的液晶驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)則稍高一些。在相同電壓下驅(qū)動(dòng)子像素內(nèi)的液晶，兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的液晶分子展現(xiàn)出來的狀態(tài)不同，從而實(shí)現(xiàn)8疇顯示。8疇顯示的效果表現(xiàn)為兩個(gè)區(qū)域的效果綜合，由于兩個(gè)區(qū)域的透過率曲線不同，綜合在一起的效果能夠使子像素正視角和斜視角的V-T曲線趨于接近，從而使斜視角方向的色差得到改善。
2004年，三星公司在SID會(huì)議文摘上提出了一種Super-PVA模式，也是將一個(gè)子像素分成兩個(gè)部分，利用電容耦合，使兩個(gè)部分產(chǎn)生不同的驅(qū)動(dòng)電壓，從而形成8疇顯示。據(jù)報(bào)道，該模式可以補(bǔ)償斜視角方向的Gamma，并能夠使斜視角方向的Gamma變形減小。2005年，三星提出雙TFTS-PVA模式，加倍柵極線的數(shù)目，利用兩個(gè)TFT，分別驅(qū)動(dòng)子像素被分成不同面積的兩個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)8疇顯示。子像素的兩部分區(qū)域具有不同的形狀或面積，在同一電壓的驅(qū)動(dòng)下，不同區(qū)域的液晶表現(xiàn)不同的形態(tài)，表現(xiàn)出不同的透射率，從而產(chǎn)生不同的V-T曲線。盡管兩者的gamma曲線并不一致，但是從合成的效果來看，斜視角的gamma卻可以得到優(yōu)化，斜視角方向的色差也可以得到改善。
從以上的技術(shù)可以看出，將原有的4疇顯示改變?yōu)?疇顯示，能夠使斜視角方向的色差得到改善，增強(qiáng)畫質(zhì)顯示。目前利用8疇顯示改善MVA模式的色差，都是將子像素分成兩個(gè)區(qū)域顯示。一般采用的兩種技術(shù)，如上所述，一種為電容耦合型8疇顯示，利用電容耦合實(shí)現(xiàn)8疇顯示，但是在這種模式中，其中一個(gè)區(qū)域由于不能夠達(dá)到完全驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，不能夠達(dá)到最亮態(tài)，因此這個(gè)區(qū)域的亮度總是低于另一個(gè)區(qū)域，在顯示效果上不盡人意；另一種雙TFT型的8疇顯示，采用兩個(gè)TFT開關(guān)對(duì)液晶子像素的兩個(gè)區(qū)域分別驅(qū)動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)區(qū)域的形狀或者面積不同時(shí)，兩個(gè)區(qū)域表現(xiàn)的Gamma曲線并不相同，從而實(shí)現(xiàn)8疇顯示。雙TFT開關(guān)的設(shè)計(jì)需要一個(gè)子像素具有2個(gè)TFT器件和2條柵極線，增加了制備工序，工藝比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠改善液晶顯示色差、提高顯示品質(zhì)且工藝簡(jiǎn)單易行的多疇垂直取向模式的液晶顯示裝置，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種多疇垂直取向模式的液晶顯示裝置，包括一彩膜上基板、一陣列下基板及填充在上下基板之間的液晶層；所述陣列下基板的顯示區(qū)域包含有多個(gè)子像素區(qū)域，子像素內(nèi)設(shè)置有像素電極，像素電極上形成有狹縫或凸起；所述彩膜上基板表面形成有共通電極，共通電極上形成有狹縫或凸起及狹縫；其中所述共通電極上還形成有狹縫，將與子像素區(qū)域相對(duì)的共通電極分割成至少兩個(gè)區(qū)域，分立的共通電極上分別施加電壓，施加的電壓中至少有兩組值互不相同。
基于上述構(gòu)思，本發(fā)明的多疇垂直取向模式的液晶顯示裝置由于將每個(gè)子像素彩膜基板側(cè)的共通電極，分割成具有一定面積比的兩個(gè)或者多個(gè)區(qū)域，由原本整片的共通電極分為兩個(gè)或者多個(gè)共通電極，選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路分別對(duì)分立的共通電極施加不同的電壓來獲得多疇顯示，一是每個(gè)子像素的各個(gè)區(qū)域都能夠達(dá)到最亮態(tài)，實(shí)現(xiàn)良好的顯示效果；二是該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，相對(duì)雙TFT結(jié)構(gòu)的顯示模式，無論是工藝角度還是提升良率來講，都是比較容易實(shí)現(xiàn)。
為了更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說明用，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。


圖1A是不施加電場(chǎng)時(shí)MVA模式的液晶分子取向示意圖；圖1B是施加電場(chǎng)時(shí)MVA模式的液晶分子取向示意圖；圖2是在不同視角下觀察MVA模式的顯示畫面；圖3A是本發(fā)明CF側(cè)的共通電極結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B是本發(fā)明的子像素電極結(jié)構(gòu)示意圖；圖4A是本發(fā)明實(shí)施例中CF側(cè)分立共通電極形狀示意圖；圖4B是本發(fā)明實(shí)施例中CF側(cè)分立共通電極形狀示意圖；圖5是本發(fā)明子像素的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6A是本發(fā)明實(shí)施例中Vcom1所在區(qū)域液晶分子在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的形態(tài)示意圖；圖6B是本發(fā)明實(shí)施例中Vcom2所在區(qū)域液晶分子在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的形態(tài)示意圖；圖7A～7D是不同電壓下的4疇顯示圖；圖8A～8D是不同電壓下的8疇顯示圖；圖9是不同電壓下透過率隨視角θ的變化關(guān)系圖；圖10A是4疇顯示模式下正視角和斜視角60度時(shí)的V-T曲線圖；圖10B是8疇顯示模式下正視角和斜視角60度時(shí)的V-T曲線圖。
圖中1.陣列下基板 11.凸起(或狹縫) 12.TFT器件 13.像素電極
2.彩膜上基板 21.凸起(或狹縫) 22.共通電極 23.狹縫3.液晶分子(液晶層)具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖3A是本發(fā)明CF側(cè)的共通電極結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B是本發(fā)明的子像素電極結(jié)構(gòu)示意圖；參照?qǐng)D3A、3B，本發(fā)明的多疇垂直顯示模式的液晶顯示裝置包括一彩膜上基板2、一陣列下基板1及填充在上下基板1和2之間的液晶層3；所述陣列下基板1的顯示區(qū)域包含有多個(gè)子像素區(qū)域，子像素內(nèi)設(shè)置有像素電極13和TFT器件12，像素電極13上形成有狹縫或凸起11；所述彩膜上基板2表面形成有共通電極22，共通電極22上形成有狹縫或凸起21及狹縫23；其中所述狹縫23將與子像素區(qū)域相對(duì)的共通電極22分割成至少兩個(gè)區(qū)域，分立共通電極22上的兩個(gè)區(qū)域分別施加電壓，施加的電壓中至少有兩組值互不相同。因此，每個(gè)子像素具有不同面積或者不同形狀的兩個(gè)或多個(gè)共通電極，以致使不同區(qū)域的液晶具有不同驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)而產(chǎn)生多疇顯示。
上述像素電極、共通電極的材料可以為銦錫氧化物(ITO)。像素電極上形成的狹縫或凸起11，與共通電極22上的狹縫或凸起21錯(cuò)位相對(duì)。
圖4A、4B是本發(fā)明實(shí)施例中CF側(cè)分立共通電極形狀示意圖。
參照?qǐng)D4A，狹縫23為三角形，將一個(gè)子像素的CF側(cè)共通電極22分為兩個(gè)面積不同的區(qū)域，分別施加不同的電壓，形成多疇顯示，且顯示效果可以得到優(yōu)化。
參照?qǐng)D4B，狹縫23為兩條平行線，把一個(gè)子像素的CF側(cè)共通電極分立成三個(gè)區(qū)域，這樣使用三個(gè)不同的共通電壓，能夠形成8疇以上的顯示模式。
圖5是本發(fā)明子像素的結(jié)構(gòu)示意圖。
為了更好說明本發(fā)明技術(shù)的多疇顯示與原有技術(shù)的4疇顯示的改善處，本實(shí)施例利用液晶顯示器模擬軟件分別制作了4疇顯示，以及應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)的多疇顯示(以8疇顯示為例)，對(duì)其在不同視角下V-T曲線進(jìn)行了對(duì)比和比較。具體的模擬過程如下采用軟件模擬的子像素結(jié)構(gòu)如圖5所示。在圖5中，CF基板側(cè)ITO共同電極22被狹縫23分立成三個(gè)區(qū)域，其中兩個(gè)區(qū)域共用一個(gè)共通電壓Vcom1，另一個(gè)區(qū)域采用共通電壓為Vcom2。在彩膜基板2、陣列基板1上的ITO電極上分別形成有狹縫21和11(也可以使用凸起，在本模擬中使用的為ITO狹縫)以便產(chǎn)生多疇垂直取向液晶顯示。在4疇顯示中，Vcom1與Vcom2采用相同的電壓，即子像素共通電壓一致Vcom1＝Vcom2＝0V；在8疇顯示中，共通電壓設(shè)定Vcom1＝0.5V，Vcom2＝0V，子像素被分成兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行顯示。
由于彩膜基板2上的ITO共同電極22被分成兩個(gè)區(qū)域，采用兩個(gè)共通電壓，這樣液晶分子在受到電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)區(qū)域液晶的驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)不同，在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下表現(xiàn)的形態(tài)則不相同，則形成8疇顯示，其示意如圖6所示。
利用軟件模擬，在不同電壓下驅(qū)動(dòng)，獲得4疇和8疇顯示結(jié)果如圖7A～7D、圖8A～8D所示。從相應(yīng)的對(duì)比圖中可以看出，分成兩個(gè)區(qū)域的子像素實(shí)現(xiàn)了8疇顯示，在不同的電壓下，兩個(gè)區(qū)域液晶所表現(xiàn)出來的透過率也不相同。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明技術(shù)對(duì)斜視角下的色差改善，對(duì)4疇和8疇顯示，其透過率隨視角θ變化的對(duì)比如圖9所示。圖9給出了3.5V和4V電壓下透過率隨視角θ的變化，從該圖可以看出，本發(fā)明技術(shù)8疇與4疇相比，當(dāng)視角≤60度的時(shí)候，8疇顯示在正視角和≤60度視角之內(nèi)的透過率差異較小。
圖10給出了4疇顯示和8疇顯示，正視角和斜視角60度時(shí)透過率隨電壓變化的曲線。從圖10可以看出，本發(fā)明技術(shù)下的8疇顯示，斜視角60度與正視視角的差值比4疇的差值小。以3.5V電壓驅(qū)動(dòng)下為例，4疇的正視角和60度視角透過率的差值為0.038，而8疇的正視角和60度視角透過率的差值為0.011，斜視角的透過率和正視角方向透過率差值的減小，則色差必然可以得到改善。
綜上所述，在本發(fā)明技術(shù)的像素結(jié)構(gòu)中，在彩膜基板上將ITO共通電極分立成多個(gè)區(qū)域可以實(shí)現(xiàn)多疇顯示，其實(shí)現(xiàn)方法相比雙TFT結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單；對(duì)每個(gè)不同的區(qū)域選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路，每個(gè)區(qū)域都能夠達(dá)到最大亮度，有效的利用了透射光；并能夠使斜視角方向透過率與正視角方向的差值減小，從而改善色差。
權(quán)利要求
1.一種多疇垂直取向模式的液晶顯示裝置，包括一彩膜上基板(2)；一陣列下基板(1)；一液晶層(3)，填充在上下基板(1)和(2)之間；所述陣列下基板(1)的顯示區(qū)域包含有多個(gè)子像素區(qū)域，子像素內(nèi)設(shè)置有像素電極(13)，像素電極(13)上形成有狹縫或凸起(11)；所述彩膜上基板(2)表面形成有共通電極(22)，共通電極(22)上形成有狹縫或凸起(21)；其中所述共通電極(22)上還形成有狹縫(23)，將與子像素區(qū)域相對(duì)的共通電極(22)分割成至少兩個(gè)區(qū)域，分立的共通電極(22)上分別施加電壓，施加的電壓中至少有兩組值互不相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述的像素電極(13)、共通電極(22)材料為銦錫氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述的像素電極(13)上的狹縫或凸起(11)與所述共通電極(22)上的狹縫或凸起(21)錯(cuò)位相對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述的狹縫(23)呈三角形，將共通電極(22)分為兩個(gè)區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述的兩個(gè)區(qū)域的面積不相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述的狹縫(23)為兩條平行線結(jié)構(gòu)，將共通電極(22)分立成三個(gè)區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多疇垂直取向模式的液晶顯示裝置，包括一彩膜上基板、一陣列下基板及填充在上下基板之間的液晶層，陣列下基板的顯示區(qū)域包含有多個(gè)子像素區(qū)域，子像素內(nèi)設(shè)置有像素電極，像素電極上形成有狹縫或凸起；彩膜上基板表面形成有共通電極，共通電極上形成有狹縫或凸起；所述共通電極上還形成有狹縫，將與子像素區(qū)域相對(duì)的共通電極分割成至少兩個(gè)區(qū)域，分立的共通電極上分別施加電壓，施加的電壓中至少有兩組值互不相同；實(shí)現(xiàn)了多疇的液晶顯示模式，且能夠使斜視角方向透過率與正視角方向透過率的差值減小，從而改善色差。
文檔編號(hào)G02F1/1343GK101021655SQ20061014748
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者馬驥, 曹文一 申請(qǐng)人:上海廣電光電子有限公司