液晶顯示裝置的制作方法

專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種液晶顯示裝置，特別是關于一種邊緣電場開關型液晶顯示裝置。
背景技術：
液晶顯示裝置具有低輻射性、體積輕薄短小和耗電低等眾多優點，所以在使用上日漸廣泛。但是當使用者從不同角度觀察液晶顯示裝置時，圖像的對比度會隨著觀看角度的增加而降低，從而產生視角限制。對于灰度和彩色顯示，視角大時還會發生色差和灰階反轉的現象。在液晶顯示裝置向大尺寸發展和同時供多人觀看的情況下，這一弱點尤為突出，成為向陰極射線管技術挑戰的一大障礙。因此，廣視角技術是液晶技術人員的重要研究課題。
從對入射光的利用方式劃分，液晶顯示裝置可分為穿透式、半穿透半反射式及反射式三種。
早期出現的液晶顯示裝置主要采用扭曲向列型和超扭曲向列型模式，然而，不論穿透式、半穿透半反射式或者反射式的液晶顯示裝置，均存在視角窄小的缺陷。為克服這一缺陷，日本日立公司(Hitachi)率先提出一種平面內切換模式(In-Plane Switching mode，IPS)的廣視角技術。該種平面內旋轉型液晶顯示裝置與傳統的扭曲向列型、超扭曲向列型液晶顯示裝置區別在于其公共電極與像素電極設置在同一基板上，利用公共電極與像素電極間產生的橫向水平電場使液晶分子在平面上轉動。該種平面內旋轉型液晶顯示裝置可顯著提高液晶顯示裝置的視角，然而因其公共電極與像素電極設置在同一基板上，其開口率較低，且對比度和響應時間與傳統的扭曲向列型或超扭曲向列型液晶顯示裝置相比并沒有多大改善。
邊緣電場開關(Fringe Field Switching，FFS)技術是一種頗具優勢的主流廣視角技術，其由韓國現代公司提出，從原理來講，可以看作是在平面內切換技術基礎上的進一步發展，邊緣電場開關型液晶顯示裝置改進平面內切換型液晶顯示裝置的電極設置方式，其將公共透明電極作成板狀以增加透射率，并間隔一層絕緣層與像素電極絕緣，從而可以改善平面內切換型液晶顯示裝置開口率不足的缺陷。并且其公共電極與像素電極的間距較平面內切換模式更窄，這種設計使電場分布更密集。
以穿透式邊緣電場開關型液晶顯示裝置為例，請一起參閱圖1至圖3，是現有技術邊緣電場開關型液晶顯示裝置示意圖。
請參閱圖1，是現有技術的邊緣電場開關型液晶顯示裝置剖面示意圖。該液晶顯示裝置1包括兩相對的透明下基板100與上基板130、多個液晶分子120分布在該下基板100與上基板130之間。一透明公共電極101、一透明絕緣層102、透明像素電極109和一下配向膜112依次設置在該下基板100的內表面上，該像素電極109位于一具有一定厚度的鈍化層111內。一上配向膜131設置在上基板130內表面上。
加電壓于像素電極109與公共電極101，在其間產生電場E1與E2。此時，電場E1沿鈍化層111、下配向層112、液晶層120、下配向層112、鈍化層111和絕緣層102延伸，電場E2為垂直電場。
請參閱圖2，是現有技術邊緣電場開關型液晶顯示裝置1的一像素區域結構示意圖。該像素區域包含數據線150、柵極線160、薄膜晶體管140、像素電極109和公共電極101。該像素電極109為折線形，該薄膜晶體管140設置在數據線150與柵極線160交叉處，薄膜晶體管140的柵極143、源極142分別與柵極線160、數據線150連接，漏極141通過像素電極連接線(圖未示)與像素電極109連接。公共電極101作為整體呈板狀置于像素區域內。上述公共電極101由透明導電體，如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)制成。
請一起參閱圖3與圖4，圖3是圖2中III區的放大示意圖。該像素電極109為折線形，其與公共電極101產生一電場，在該電場作用下液晶分子120沿兩個方向偏轉，使該像素在顯示效果上被分成兩個區域，兩個區域引起的色差可相互補償，稱該電場為雙域電場。
圖4是雙域邊緣電場開關型液晶顯示裝置中的液晶分子旋轉示意圖。其中實線表示加電壓狀態，虛線表示不加電壓狀態，液晶分子均在XY平面內旋轉。由于邊緣電場開關型電極結構特性，液晶分子在電場中有擺動現象，因而同一方向上有較不一致的旋轉角度分布，這樣反而使光穿透的平整性較好，也使得色移的情況減低。由實線可看出，雙域邊緣電場開關型具有多個旋轉方向，因此，在通電狀態下，即在顯示器處于亮態時，雙域邊緣電場開關型具有更高的開口率，從不同角度觀察液晶顯示器時，顏色隨角度而變化的情況不會很明顯。
但是在顯示器處于暗態時，由圖中虛線也可以看出，在不通電時液晶分子只有一個排列方向，也就是說像素在顯示效果上只是一個區域，因此無法消除色差和大角度的漏光。
請參閱圖5，是現有技術液晶顯示裝置1的對比度與視角關系圖。現有技術的折線形像素電極結構邊緣電場開關型液晶顯示裝置在不同方向視角上的對比度相差較大，其雙域的總合效果是在上下和左右方向上對比度高，在斜上和斜下方向上對比度較低，因此其視角特性不佳。

實用新型內容為克服現有技術液晶顯示裝置色差及大角度漏光的缺陷，本實用新型提供一種具有較佳視角特性的液晶顯示裝置。
本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是提供一種液晶顯示裝置，其包括一對相對設置的上基板與下基板、一位于該二基板間的液晶層、位于同一基板上的像素電極、公共電極與多個數據線，該公共電極為平面板狀，一位于像素電極與公共電極間的絕緣層和至少一位于上基板與下基板上的配向層，該配向層具有第一配向與第二配向兩個配向方向，且該每個像素電極包括分別向兩個方向延伸的第一部分與第二部分。
與現有技術相比，本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置的優點在于由于配向層具有兩個配向方向，使液晶分子沿兩個配向方向排列，因此在暗態時產生多域場，多域合成的結果可以消除現有技術的色差和大角度的漏光，并且各個方向的視角特性更優。


圖1是現有技術邊緣電場開關型液晶顯示裝置的剖面示意圖。
圖2是圖1所示邊緣電場開關型液晶顯示裝置一像素區域的結構示意圖。
圖3是圖2中III區的放大示意圖。
圖4是雙域邊緣電場開關型液晶顯示裝置中的液晶分子旋轉示意圖。
圖5是現有技術邊緣電場開關型液晶顯示裝置的對比度與視角關系圖。
圖6是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置的第一實施方式剖面圖。
圖7是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第一實施方式一子像素區域的平面示意圖。
圖8是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第一實施方式一子像素區域中電極排布和液晶分子初始配向示意圖。
圖9是圖6所示邊緣電場開關型液晶顯示裝置在加電壓時液晶分子偏轉示意圖。
圖10是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第一實施方式的對比度與視角關系圖。
圖11是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第二實施方式示意圖。
圖12是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第三實施方式示意圖。
圖13是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第四實施方式示意圖。
圖14是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第五實施方式示意圖。
圖15是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第六實施方式示意圖。
具體實施方式請一起參閱圖6與圖7。圖6是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第一實施方式剖面圖。該邊緣電場開關型液晶顯示裝置2包括一上基板270、一下基板280、一液晶層260、一上配向層273、一下配向層253、一絕緣層251、像素電極240及公共電極250，該上基板270與下基板280相對設置，該液晶層260位于該上基板270與下基板280之間，該配向層273、253分別位于上基板270與下基板280之上，公共電極250為平面板狀，作為整體置于像素電極240下方，該絕緣層251位于像素電極240與公共電極250之間。另外，該邊緣電場開關型液晶顯示裝置2還包括一對相對設置的偏光片275、285，其分別位于相應基板270、280的外側。
圖7是圖6一子像素區域的平面示意圖。該像素區域包含數據線210、柵極線230、薄膜晶體管220、像素電極240及公共電極250。該像素電極240為曲線形，該薄膜晶體管220設置在數據線210與柵極線230的交叉處，柵極線230與薄膜晶體管220的柵極221連接以傳送掃描信號，該掃描信號用以控制薄膜晶體管220的開關，數據線210與薄膜晶體管220的源極222連接以傳送數據信號，即源極222是用以接收數據信號，薄膜晶體管220的漏極223通過像素電極連接線(圖未示)與像素電極240電性連接。該公共電極250與公共線(圖未示)連接，作為整體呈平面板狀置于像素區域內。上述公共電極250由透明導電材料，如銦錫氧化物制成。
請一起參閱圖8與圖9，圖8是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第一實施方式一子像素區域中電極排布和液晶分子初始配向示意圖。此時沒有電壓加于像素電極240與公共電極250之間，液晶層260中的液晶分子261沿著配向層253、273方向排列，每一子像素區域分成兩個互相垂直的區域，一部分液晶分子261沿水平方向(即X方向)排列，另一部分液晶分子261沿著垂直方向(即Y方向)排列。圖8所示顯示器此時處于暗態，該暗態顯示是兩不同區域液晶分子261共同作用的結果，即形成多域場，因而在大角度觀察液晶顯示器時可減少色差現象，同時可減少漏光現象，因此本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置2具有較高顯示品質。
圖9是圖6所示邊緣電場開關型液晶顯示裝置在加電壓時液晶分子偏轉示意圖。液晶分子261為正型液晶，像素電極240與公共電極250之間施加電壓，此時液晶分子261的長軸方向沿電場方向排列，液晶顯示裝置處于亮態，當電壓達到一定值，液晶顯示裝置便處于完全亮狀態。由于像素電極240是弧形，公共電極250為平面板狀位于像素電極240下方，液晶分子261沿不同方向旋轉，因此其形成多域場，該像素區域的透過率是所有液晶分子261偏轉作用的總和，多個域共同合成，使該邊緣電場開關型液晶顯示裝置2的對比度提高，色差及灰階反轉大大降低，從而實現較高的圖像顯示品質。
請參閱圖10，是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第一實施方式的對比度與視角關系圖。圖10與上述圖5是取像圖而非繪制圖。當有電壓施加于像素電極240與公共電極250上時，液晶層260中的液晶分子261的偏轉連續變化，一像素區域中的多個液晶分子相對于電極的形狀有多個偏轉方向，因此其對比度在各視角上較為平均。請參閱圖5，相比現有技術中的上下及左右方向高，其它方向較低的四角星形特征，本實施方式的對比度在除上下及左右方向的其它方向上有明顯提高，而其在上下及左右方向仍表現較好，幾乎具有圓對稱的光學特性。因觀察者可能在顯示裝置的任一角度而不是只在上下及左右方向上觀察，因此該對比度視角特性更符合觀察要求。
請參閱圖11，是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置第二實施方式示意圖。該邊緣電場開關型液晶顯示裝置3采用彎折型像素電極340，液晶分子361的排列方向分為兩個部分，其中一部分液晶分子361沿水平方向排列，另一部分液晶分子361沿垂直于該第一部分液晶分子361的方向排列，該結構液晶顯示器無論處于暗態或亮態均能形成多域場，其原理與第一實施方式相同，不同之處在于本實施方式中像素電極340形狀與前述不同，但是同樣能達到廣視角與高顯示品質的效果。
為減少電場無效區域，也可改變公共電極邊緣及數據線的形狀。請參閱圖12，是本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置的第三實施方式示意圖。該邊緣電場開關型液晶顯示裝置4與第一實施方式相比的公共電極450的邊緣與數據線410的形狀采用與像素電極440形狀一致的結構，該種結構可使像素電極440與公共電極450之間產生的電場更集中，且數據線410與像素電極440形狀一致，使周圍相鄰像素區域與本區域更緊密，縮小各像素區域的間距，從而減少電場無效區域。
本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置的像素電極的形狀不限于彎折形或弧形，其它可形成與基底平行的連續域電場的電極形狀也可采用，如平滑連接的直線與曲線構成的曲線形狀亦適用。
請參閱圖13至圖15，本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置偏光片結構不僅限于前述的圖6所示的偏光片275、285位于相應基板270、280外側，也可采用至少一片偏光片置于相應基板內側的內置偏光片結構，如偏光片575、585、675、685、775、785所示。
本實用新型配向層可以采用摩擦配向法(Rubbing)、光配向法(Photo-Alignment)、離子束配向法(Ion Beam Alignment)或平版印刷配向法(lithographic printing)來實現。
本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置的公共線、公共電極及像素電極可采用透明導電材料如銦錫氧化物等。當采用透明材料時，可獲得較高的開口率，因而會有較高的亮度。
本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置的電極結構也可位于上基板。
本實用新型邊緣電場開關型液晶顯示裝置可采用穿透式、反射式、半穿透半反射式等不同照明方式。
在采用穿透式時，邊緣電場開關型液晶顯示裝置的像素電極及公共電極是由透明導電材料制成。
在反射式邊緣電場開關型液晶顯示裝置中，有兩種實施方式，其一為公共電極與像素電極中至少一個電極是由具有反射性能的金屬材料制成，其二為公共電極及像素電極均由透明導電材料制成，一反射板設置在該公共電極及像素電極正下方對入射光線進行反射。
在采用半穿透半反射式時，邊緣電場開關型液晶顯示裝置的一個實施方式為像素電極由具有反射性能的金屬材料制成，公共電極由透明導電材料制成。或者也可采用另一實施方式公共電極包括一光反射部分及一光透過部分，該光反射部分由具有反射性能的金屬材料制成，該光透過部分由透明導電材料制成。
權利要求1.一種液晶顯示裝置，其包括一對相對設置的上基板與下基板、一位于該二基板間的液晶層、位于同一基板上的像素電極、公共電極與多個數據線，該公共電極為平面板狀，一位于像素電極與公共電極間的絕緣層和至少一位于上基板與下基板上的配向層，其特征在于該配向層具有第一配向與第二配向兩個配向方向，且該每個像素電極包括分別向兩個方向延伸的第一部分與第二部分。
2.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于該第一部分與第二部分向不同方向彎曲。
3.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于該第一部分與第二部分向不同方向彎折。
4.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于該數據線形狀與像素電極形狀相同。
5.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于該數據線為直線。
6.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于該公共電極的邊緣與像素電極形狀相同。
7.一種液晶顯示裝置，其包括上基板、下基板、液晶層、多個數據線、像素電極、公共電極、絕緣層和至少一配向層，該上基板與下基板相對設置，該液晶層位于該二基板間，該像素電極、公共電極與數據線位于同一基板，該公共電極為平面板狀，該絕緣層位于像素電極與公共電極間，該配向層位于上基板與下基板，其特征在于該配向層具有第一配向與第二配向兩個配向方向，且該數據線形狀與像素電極形狀相同。
8.如權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于該配向層的第一配向與第二配向互相垂直。
9.如權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極至少包括向不同方向延伸的第一部分與第二部分兩個部分。
10.如權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極的各部分延伸方向相同。
11.如權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極各部分向不同方向彎曲。
12.如權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于該像素電極各部分向不同方向彎折。
13.如權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于該數據線與像素電極延伸方向相同。
14.如權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于該數據線為直線。
15.如權利要求10或11所述的液晶顯示裝置，其特征在于該公共電極的邊緣形狀與像素電極形狀相同。
16.如權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于該上、下基板的表面分別設有一偏光片。
17.如權利要求16所述的液晶顯示裝置，其特征在于該兩偏光片均設置在相應基板的外側表面上。
18.如權利要求16所述的液晶顯示裝置，其特征在于至少一偏光片設置在相應基板的內側表面上。
19.如權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于該液晶顯示裝置為一穿透式邊緣電場開關型液晶顯示裝置。
20.如權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于該液晶顯示裝置為一半穿透半反射式邊緣電場開關型液晶顯示裝置。
專利摘要本實用新型液晶顯示裝置包括一對相對設置的上基板與下基板、一位于該二基板間的液晶層、位于同一基板上的像素電極、公共電極與多個數據線，該公共電極為平面板狀，一位于像素電極與公共電極間的絕緣層和至少一位于上基板與下基板上的配向層，該配向層具有第一配向與第二配向兩個配向方向，且該每個像素電極包括分別向兩個方向延伸的第一部分與第二部分。
文檔編號H01L29/786GK2757174SQ200420046319
公開日2006年2月8日 申請日期2004年5月22日 優先權日2004年5月22日
發明者楊秋蓮, 彭家鵬 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 群創光電股份有限公司