專利名稱：板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)透射性的板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示(LCD)裝置。
背景技術(shù)：
圖1是示出常規(guī)板內(nèi)切換LCD裝置操作的截面圖，圖2是示意性描述現(xiàn)有技術(shù)板內(nèi)切換LCD裝置的像素的截面圖。在如圖2中所示的現(xiàn)有技術(shù)板內(nèi)切換LCD裝置中，在一對透明基板101a、101b之間提供了液晶層102，且在像素孔徑中的透明基板101a上設(shè)置了梳齒狀像素電極103和共用電極104。
當(dāng)在由此構(gòu)成的現(xiàn)有技術(shù)板內(nèi)切換LCD裝置中顯示圖像時(shí)，在像素電極103和共用電極104之間施加不同的電壓，以產(chǎn)生與這些電極之間的基板表面基本平行的橫向電場，并且該橫向電場導(dǎo)致電極之間的液晶分子在基本平行于基板表面的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。由于圖像是通過在平行于基板表面的平面內(nèi)液晶分子的旋轉(zhuǎn)而顯示的，因此，觀測角度不依賴于液晶分子的升起角度，這使得能以較寬的灰角度來進(jìn)行顯示，且避免了灰度級反轉(zhuǎn)。
日本特開專利申請No.2004-354407(以下稱作專利文獻(xiàn)1)中公開的LCD裝置是常規(guī)板內(nèi)切換LCD裝置的實(shí)例，如上所述。專利文獻(xiàn)1公開了如下結(jié)構(gòu)實(shí)例，其中像素電極和共用電極被形成在一對相對基板之一上，經(jīng)由該基板上的像素電極和共用電極的下層上的絕緣膜來提供第一連續(xù)固體電極，且在與第一基板相對的另一極板的液晶層側(cè)上形成第二連續(xù)固體電極。
當(dāng)在具有專利文獻(xiàn)1中公開的該結(jié)構(gòu)的常規(guī)LCD裝置中顯示圖像時(shí)，在像素電極和共用電極之間施加電壓，且在基本平行于基板表面的電場作用下驅(qū)動(dòng)液晶分子。在圖像非顯示狀態(tài)的初始階段中，在第一連續(xù)固體電極和共用及像素電極之間、以及第二連續(xù)固體電極和共用及像素電極之間施加電壓，而未將電壓施加到像素電極和共用電極之間。這產(chǎn)生垂直電場，并且升高了液晶分子，顯示黑屏。在圖像非顯示狀態(tài)的初始階段之后，令電極達(dá)到相同電位，由此，像素內(nèi)部處于無電場狀態(tài)，升高的液晶分子復(fù)原回到其初始取向狀態(tài)，且黑色顯示保留。在圖像非顯示狀態(tài)的初始階段中產(chǎn)生垂直電場可以降低上升和下降響應(yīng)時(shí)間，從而抑制了移動(dòng)圖像的模糊，并且從而提供了高質(zhì)量的移動(dòng)圖像。
然而，上述的常規(guī)技術(shù)具有以下問題。
在常規(guī)板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置中，由于梳齒狀電極是在基板之一上的像素內(nèi)形成，因此孔徑必然變小，從而導(dǎo)致透射率降低。尤其，由于在電極上的液晶分子不能被驅(qū)動(dòng)，因此在LCD裝置中存在低透射率的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種其中通過簡單結(jié)構(gòu)提高透射率的板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置。
根據(jù)本發(fā)明的板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置第一基板；面對第一基板的第二基板；在第一和第二基板之間提供的液晶層；在第一基板上形成且以矩陣方式交叉的數(shù)據(jù)線和柵極線；薄膜晶體管，其在由數(shù)據(jù)線和柵極線劃分的每個(gè)像素區(qū)域中的第一基板上形成；共用線，其在基板上形成，并被用于橫跨像素施加來參考電位；像素電極和共用電極，其在第一基板上的像素區(qū)域中形成，并被用于產(chǎn)生平行于基板表面的橫向電場；和透明連續(xù)固體電極，其經(jīng)由透明絕緣層，在第一基板上的像素電極和共用電極的下層上形成。。
透明連續(xù)固體電極優(yōu)選處于電浮狀態(tài)。
優(yōu)選均勻地形成透明連續(xù)固體電極以便覆蓋像素的孔徑。
像素電極和共用電極可由透明電極制成。
像素電極和共用電極可以以梳齒或梳子的形狀(以下稱作梳齒狀)相互嚙合地形成。
像素電極和共用電極可被形成于相同層上。
透明連續(xù)固體電極可被形成于與柵極線和共用線相同的層上。替換地，透明連續(xù)固體電極可經(jīng)由透明絕緣層被形成于柵極線和共用線之間。
根據(jù)本發(fā)明，在板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置中，在基板上形成了用于產(chǎn)生橫向電場的梳狀電極，且經(jīng)由透明絕緣層在基板上的電極下方提供了透明連續(xù)固體電極，從而將橫向電場施加到在梳狀電極上的液晶層，該橫向電場改變梳狀電極上方的液晶分子的取向，并且提高了在梳狀電極上方的透射率。由此，能提高LCD裝置的透射率而不改變梳狀電極之間的寬度和/或間隙。對比度也會(huì)與透射率的提高成比例地提高。
圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)板內(nèi)切換LCD裝置操作的截面圖；圖2是示意性描述現(xiàn)有技術(shù)板內(nèi)切換LCD裝置的像素的截面圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置像素的平面圖；
圖4是沿著圖3中的線A-A的截面圖；圖5是示出本發(fā)明示范性示實(shí)例操作的截面圖。
具體實(shí)施例方式
考慮到上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過著眼于液晶分子的取向、并通過改善顯示圖像時(shí)的液晶分子取向來提高透射率。在專利文獻(xiàn)1中，連續(xù)固體電極是以與本發(fā)明中相同的方式形成在像素電極和共用電極的下層上的。然而，連續(xù)固體電極還被形成在相對基板上，并且這種設(shè)置的目的是在圖像非顯示狀態(tài)的初始階段中快速產(chǎn)生黑色顯示。在本發(fā)明中，連續(xù)固體電極優(yōu)選的是被保持在電浮狀態(tài)。與之不同，在專利文獻(xiàn)1中，連續(xù)固體電極沒有被保持在電浮狀態(tài)。具體地，如果在專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中，連續(xù)固體電極被引入到電浮狀態(tài)，則不會(huì)實(shí)現(xiàn)該文獻(xiàn)中所希望的黑色顯示，且通過形成在相對基板上的連續(xù)固體電極降低了透射率。
以下參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置的像素的平面圖，圖4是沿著圖3中的線A-A的截面圖。
示范性實(shí)施例的LCD裝置基于有源矩陣原理操作。液晶顯示面板的顯示區(qū)域由多個(gè)像素構(gòu)成，這些像素是通過以矩陣方式設(shè)置的多個(gè)柵極線和數(shù)據(jù)線來劃分的，并在每個(gè)像素上形成作為開關(guān)元件的薄膜晶體管(TFT)。柵極線1和共用線2被形成于透明基板17上，并被相互平行地設(shè)置，如圖3和4中所示。在其上形成有柵極線1和共用線2的透明基板17上形成了透明并導(dǎo)電的透明連續(xù)固體電極16，該透明連續(xù)固體電極16為方形，以便均勻覆蓋像素孔徑。透明連續(xù)固體電極16在所謂的浮狀態(tài)中電獨(dú)立，并且被形成為與柵極線1和共用線2電絕緣。透明連續(xù)固體電極16例如由ITO(氧化銦錫)或其他的此類透明導(dǎo)電材料制成。
在柵極線1、共用線2和透明連續(xù)固體電極16上方疊置了柵極絕緣膜(未示出)。其他結(jié)構(gòu)與典型板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置相同。具體地，經(jīng)由柵極絕緣膜，在柵極線1上的特定位置處形成a-Si(非晶硅)層6，并且源極4和漏極5被形成為從柵極線1的兩個(gè)橫向端部開始覆蓋所述a-Si(非晶硅)層6。數(shù)據(jù)線3被形成為便于與源極4連接，并在與柵極線1正交的方向上延伸。由此，薄膜晶體管被形成在每個(gè)像素的柵極線1和數(shù)據(jù)線3之間的交叉點(diǎn)附近。而且，透明絕緣膜15被疊置以便覆蓋數(shù)據(jù)線3、源極4、漏極5和柵極絕緣膜。通常在a-Si層上疊置被稱作半導(dǎo)體層和接觸層的兩個(gè)層，以便提高薄膜晶體管的特性。
梳齒狀像素電極13和共用電極14被形成于透明絕緣膜15的像素區(qū)域上，以便相互嚙合。這些像素電極13和共用電極14由ITO或其他的此類透明導(dǎo)電材料制成。在梳齒狀的一個(gè)實(shí)例中，如圖3中所示，一組“V”形在梳齒延伸方向上對準(zhǔn)，且除了彎曲部分以外，像素電極13和共用電極14被相互平行地設(shè)置。像素電極13和共用電極14的形狀不限于本實(shí)施例中的形狀，且其他可行方案包括單個(gè)“V”形、以直線形形成的梳齒電極、和任何其他形狀，只要該電極產(chǎn)生橫向電場就可以。橫向電場是通過在梳齒狀像素電極13和共用電極14之間施加不同電壓而產(chǎn)生的。梳齒狀像素電極13和共用電極14的齒的位置被設(shè)置在像素孔徑中，并且在平面圖中是被疊置在透明連續(xù)固體電極16上方。提供了接觸孔9，以使共用電極14與共用線2是電導(dǎo)通的，且提供了接觸孔8，以使像素電極13與漏極5是電導(dǎo)通的。
在其上由此形成了像素電極13和共用電極14的透明基板17上，形成了用于對液晶分子進(jìn)行取向的取向膜(未示出)，且該取向膜的表面受到研磨。透明基板11被設(shè)置成面對透明基板17，且在面對透明基板17的透明基板11的表面上形成了濾色器(未示出)。而且，在面對透明基板17的透明基板11的最外表面上，形成了用于對液晶分子進(jìn)行取向的取向膜(未示出)，和該取向膜的表面受到研磨。對該對透明基板11和17進(jìn)行的取向膜研磨通常沿著產(chǎn)生液晶分子均勻取向的方向而進(jìn)行的。研磨方向10垂直于柵極線1，并平行于像素電極13和共用電極14的延伸方向，如圖3中所示。在其中以直線延伸的梳齒狀電極被用作像素電極13和共用電極14的情況下，研磨方向10必須例如相對于梳齒延伸方向傾斜幾度乃至幾打的度數(shù)，并且必須提供非零的預(yù)扭角度。
本實(shí)施例的LCD裝置被構(gòu)成為在分別提供有TFT和濾色器的透明基板11和17之間填充液晶，且液晶層12被密封在如圖4中示出的基板之間。在與接觸液晶層12的側(cè)面相反的側(cè)面上，為兩個(gè)透明基板11和17都提供偏振板(未示出)，且這對偏振板被設(shè)置為構(gòu)成交叉的尼古拉斯棱鏡。本實(shí)施例的LCD裝置還具有光源裝置(未示出)，并且光源裝置所發(fā)出的光穿過透明基板17，從而顯示圖像。
在本實(shí)施例中，透明連續(xù)固體電極16是在與柵極線1和共用線2相同的層上形成，但是透明連續(xù)固體電極16還可經(jīng)由透明絕緣膜，被形成在柵極線1和共用線2之間。例如，透明連續(xù)固體電極16可被形成在透明基板17上，透明絕緣膜可被疊置于其上，以便覆蓋透明連續(xù)固體電極16，且柵極線1和共用線2可以被形成在該透明絕緣膜上，之后可形成柵絕緣膜。
接下來，將參考圖3和1描述本實(shí)施例的操作。在此，液晶分子例如是具有正介電各向異性的液晶分子，即通常稱作正極性的液晶分子。如圖3中所示，當(dāng)未在像素電極13和共用電極14之間施加電壓時(shí)，液晶分子的初始取向是與研磨方向10相同的方向，液晶分子的主軸方向與偏振板的吸收軸方向一致，且兩個(gè)偏振板被設(shè)置成吸收軸相互正交。因此，光透射率非常低。當(dāng)在像素電極13和共用電極14之間施加不同電壓時(shí)，產(chǎn)生基本上平行于基板表面、并且沿著像素電極13和共用電極14之間最短方向的電場。該電場是所謂的橫向電場。電極之間的液晶分子受到該橫向電場驅(qū)動(dòng)，從而在平行于基板的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且液晶分子的取向改變，以致液晶分子的主軸平行于橫向電場。因此，透射率高。由于給出了其中像素電極13和共用電極14的形狀是一組“V”形的實(shí)例，因此當(dāng)使V形彎曲部分交叉時(shí)，橫向電場的方向交替改變。因此，液晶分子在V形彎曲部分兩側(cè)上的相對方向上旋轉(zhuǎn)，且液晶分子的主軸平行于橫向電場的方向。
圖5是示出當(dāng)在像素電極13和共用電極14之間施加電壓時(shí)本實(shí)施例操作的截面圖。與圖4中的那些相似的圖5中的結(jié)構(gòu)元件由相同數(shù)字標(biāo)記表示，并且不詳細(xì)描述。如圖5中所示，在像素電極13和共用電極之間的中心附近產(chǎn)生基本平行于基板表面的橫向電場，且電極之間的液晶分子20a的主軸也基本上平行于橫向電場的方向21，并且平行于基板表面。因此，提高了在像素電極13和共用電極14之間的透射率，且在梳齒狀電極之間產(chǎn)生透射光22。在像素電極13和共用電極14之間施加不同電壓為透明連續(xù)固體電極16提供了電位，并產(chǎn)生了在透明連續(xù)固體電極16和像素電極13以及共用電極14之間具有垂直分量的橫向電場。具有垂直分量的該橫向電場還進(jìn)入到液晶層12中，并改變液晶分子的取向，以便增加LCD裝置的亮度。具體地，在像素電極13和共用電極14上方，具有垂直分量的該橫向電場還具有在平行于基板表面的水平方向上的電場分量。因此，具有垂直和水平分量的電場引起液晶分子20c升高，并在平行于基板表面的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，且液晶分子20c相對于基板表面傾斜。因此，在像素電極13和共用電極14上方的透射率提高了，還在像素電極13和共用電極14上方產(chǎn)生了梳齒狀電極上的透射光23。
由此，本實(shí)施例中，由透明連續(xù)電極16保持電位，從而在像素電極13和共用電極14上方的液晶分子的取向被改變，且透射率提高了。在常規(guī)板內(nèi)切換LCD裝置中無法實(shí)現(xiàn)電極上方透射率的這種提高。圖1是示出常規(guī)板內(nèi)切換LCD裝置操作的截面圖。如圖1中所示，沒有像本實(shí)施例這樣提供透明連續(xù)固體電極，因此在像素電極13和共用電極14上方的電場也不是橫向的。因此，液晶分子不能充分旋轉(zhuǎn)，且透射率低。因此，透射光主要是在像素電極13和共用電極14之間產(chǎn)生的。圖1中的與圖5中相似的結(jié)構(gòu)元件由相同的數(shù)字符號表示且不詳細(xì)描述。
透明連續(xù)固體電極16處于電浮狀態(tài)，但是也可構(gòu)造常黑的板內(nèi)切換LCD裝置，使得當(dāng)將電場施加到液晶層以照亮屏幕時(shí)，適當(dāng)?shù)碾妷罕皇┘拥酵该鬟B續(xù)固體電極16，或者使得透明連續(xù)固體電極16具有與共用電極14相同的電位。
接下來，將描述本實(shí)施例的效果。在根據(jù)本實(shí)施例的板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置中，透明連續(xù)固體電極16經(jīng)由透明絕緣膜15形成，該透明絕緣膜15位于在像素中形成的梳齒狀像素電極13和共用電極14的下方，由此，透明連續(xù)固體電極16被提供了電位，同時(shí)液晶得到驅(qū)動(dòng)，在透明連續(xù)固體電極16和像素電極13及共用電極14之間產(chǎn)生的具有垂直分量的橫向電場也進(jìn)入到液晶層12中，且液晶分子的取向被改變，以便增加LCD裝置的亮度。具體地，提供了簡單的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，以連續(xù)固體形式將透明電極設(shè)置在像素孔徑中，從而能對液晶層12施加下述電場，該電場提供了比常規(guī)結(jié)構(gòu)中的橫向電場更高的透射率，和能提高該透射率而不改變梳齒狀電極之間的寬度和/或間隔。對比度也與透射率成比例地增加。
在基于權(quán)利要求的技術(shù)范圍內(nèi)可對本發(fā)明作出各種改進(jìn)，和本發(fā)明的技術(shù)范圍不以任一種方式受到本發(fā)明實(shí)施例的限制。
權(quán)利要求
1.一種板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置，包括第一基板；面對第一基板的第二基板；在第一和第二基板之間提供的液晶層；在第一基板上形成且以矩陣方式交叉的數(shù)據(jù)線和柵極線；薄膜晶體管，其在由數(shù)據(jù)線和柵極線劃分的每個(gè)像素區(qū)域中的第一基板上形成；共用線，其在基板上形成，并被用于橫跨像素施加來參考電位；像素電極和共用電極，其在第一基板上的像素區(qū)域中形成，并被用于產(chǎn)生平行于基板表面的橫向電場；和透明連續(xù)固體電極，其經(jīng)由透明絕緣層，在第一基板上的像素電極和共用電極的下層上形成。
2.如權(quán)利要求1的板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置，其中透明連續(xù)固體電極處于電浮狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2的板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置，其中透明連續(xù)固體電極被均勻地形成，以便覆蓋像素孔徑。
4.如權(quán)利要求1或2的板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置，其中像素電極和共用電極是透明電極。
5.如權(quán)利要求1或2的板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置，其中像素電極和共用電極被形成為相互嚙合的梳齒狀。
6.如權(quán)利要求1或2的板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置，其中像素電極和共用電極被形成于相同層上。
7.如權(quán)利要求1或2的板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置，其中透明連續(xù)固體電極被形成于與柵極線和共用線相同的層上。
8.如權(quán)利要求1或2的板內(nèi)切換有源矩陣液晶顯示裝置，其中透明連續(xù)固體電極經(jīng)由透明絕緣層被形成于柵極線和共用線之間。
全文摘要
在板內(nèi)切換有源矩陣LCD裝置中，其中液晶層被密封在一對透明基板之間，且梳齒狀像素電極和共用電極被形成在透明基板上，均勻覆蓋像素的透明連續(xù)固體電極經(jīng)由透明絕緣膜被提供至像素電極和共用電極的下層上，和該透明連續(xù)固體電極處于電浮狀態(tài)。由此能以簡單結(jié)構(gòu)提高透射率。
文檔編號G02F1/133GK101093330SQ200710106448
公開日2007年12月26日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者伊藤英毅 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會(huì)社