寬視角液晶顯示裝置的製作方法
2023-06-11 10:25:46 2
專利名稱：寬視角液晶顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種液晶顯示器，更具體而言，涉及一種以垂直配向(vertical alignment)模式工作的液晶顯示器。
背景技術：
液晶顯示器是當前平板顯示裝置中使用最為廣泛的類型之一。液晶顯示器通常包括兩個面板和介於兩個面板之間的液晶層，所述兩個面板具有電場產生電極，比如像素電極和公共電極。液晶顯示器通過將電壓施加於電場產生電極以在液晶層中產生電場而顯示圖像。所述電場確定了液晶層中液晶分子的配向並控制入射光的偏振。
近來，在不同類型的液晶顯示器中，具有垂直配向模式的液晶顯示器由於其高的對比率和寬的參考視角而引起了很大關注。在垂直配向模式中，液晶分子如此排列，使得當不產生電場時液晶分子的主軸垂直於上下面板。正如此處所使用的，「參考視角」表示對應於1∶10的對比率的視角或者在灰度級之間用於亮度反轉的限制角。
在具有垂直配向模式的液晶顯示器中，為了加寬參考視角，可在電場產生電極中形成切口。此外，可在電場產生電極上形成突出體，以加寬參考視角。由於切口和突出體可用於控制液晶分子的傾斜方向，因此通過利用切口和突出體，能夠使液晶分子在期望的方向上傾斜。這樣，可確保寬的視角。
儘管具有垂直配向模式的液晶顯示器提供了寬視角，但存在的問題在於，與其前可見度相比，其側可見度劣化。例如，在設置有切口的垂直配向型液晶顯示器的圖案中，液晶顯示器側部中的圖像變得更亮。在更嚴重的情況下，高灰度級之間的亮度差異消失，引起圖像的失真。
已經提出了各種技術以解決所述問題，包括以下技術通過將一個像素分成兩個子像素、將所述兩個子像素以電容方式耦合、並且通過將電壓直接施加到一個子像素且由於電容耦合減小另一子像素中的電壓而向所述兩個子像素提供不同的電壓，來提供不同的透射率。
但是，由於不能精確調節兩個子像素的透射率，所以以上技術在實踐上不如在理論上有效。特別是，由於不同顏色的光的透射率彼此不同，因此對於不同的顏色必須提供不同的電壓組合。然而，對不同顏色的像素提供不同的電壓組合是無法實施的。這些技術的另一問題在於，由於必須添加用於電容耦合的導電部件，所以開口率(aperture ratio)劣化。此外，由於電容耦合引起的電壓降而使透射率降低。
期望得到一種沒有上述缺點的液晶顯示器，其能夠以寬參考視角在垂直配向模式下工作。
發明內容
本發明提供了一種可解決上述問題的液晶顯示器。
一方面，本發明的液晶顯示器包括像素電極，其包括第一和第二子像素電極；連接於第一子像素電極的第一開關器件；多條柵極線，所述柵極線的第一柵極線連接於第一開關器件；以及，多條數據線，所述數據線與柵極線交叉並傳輸數據電壓，所述數據線之一連接於第一開關器件。相對於預定電壓的第二子像素電極的電壓低於相對於預定電壓的第一子像素電極的電壓，第一子像素電極的面積小於第二子像素電極的面積。
液晶顯示器還可以包括連接於第二子像素電極、所述柵極線之一和所述數據線之一的第二開關器件，其中施加於第一和第二子像素電極的電壓彼此不同並從單一圖像信息獲得，且其中第一子像素電極和第二子像素電極同時開始被供以數據電壓，或者在第二子像素電極開始被供以數據電壓之後，第一子像素電極開始被供以數據電壓。
第一和第二子像素電極同時被供以數據電壓持續預定的時間期間(timeperiod)。
此外，從施加柵極開啟電壓至第二信號線的結束到施加數據電壓至第二子像素電極的結束的時間期間以及從施加柵極開啟電壓至第一信號線的結束到施加數據電壓至第二子像素電極的結束的時間期間長於從施加數據電壓的起始到施加柵極開啟電壓至第二信號線的起始的時間期間。
此外，施加於第一信號線的柵極開啟電壓的持續時間可長於施加於第二信號線的柵極開啟電壓的持續時間。
第一子像素電極可由第二子像素電極包圍。
此外，柵極線可包括連接於第一開關器件的第一信號線和連接於第二開關器件的第二信號線，其中第二信號線與像素電極交疊。
液晶顯示器可進一步包括與像素電極交疊的存儲電極。
柵極線可包括連接於第一開關器件的第一信號線和連接於第二開關器件的第二信號線，其中第一信號線設置在像素電極的邊界處，第二信號線設置在第一信號線和存儲電極之間。
第一信號線可以與像素電極交疊，第一信號線的寬度可小於第二信號線的寬度。
另一方面，本發明的液晶顯示器包括包括第一和第二液晶電容器以及第一和第二開關元件的像素，其中第一液晶電容器包括設置在公共電極和第一子像素電極之間的第一液晶部分，第二液晶電容器包括設置在公共電極和第二子像素電極之間的第二液晶部分，其中第一開關元件連接於第一柵極線、數據線和第一子像素電極，而第二開關元件連接於第二柵極線、數據線和第二子像素電極，其中當第一開關元件和第二開關元件處於關斷狀態時，施加於第一液晶部分的第一像素電壓大於施加於第二液晶部分的第二像素電壓，且其中第一子像素電極的面積小於第二子像素電極的面積。
第一像素電壓和第二像素電壓可源自單一的圖像信息。
第一開關元件可與第二開關元件同時或晚於第二開關元件導通。特別是，第一開關元件可以在從施加第一數據電壓至數據線的起始的第一時間期間之後導通，且在從施加第一數據電壓的結束和施加第二數據電壓至數據線的起始的第二時間期間之前關斷，第二開關元件可以在第一開關元件的關斷之前導通，並且在從施加第二數據電壓的結束的第三時間期間之前關斷，第二時間期間和第三時間期間中的每一個均長於第一時間期間。
第一開關元件的導通時間期間可長於第二開關元件的導通時間期間。
第一子像素電極可被第二子像素電極包圍。
第一和第二柵極線之一可以與第一和第二子像素電極中的至少一個交疊。
第一開關元件可包括連接於第一子像素電極的第一電極，第二開關元件可包括連接於第二子像素電極的第二電極，液晶顯示器可進一步包括與第一和第二電極交疊的存儲電極。
第一柵極線和第二柵極線的寬度可以彼此不同。
通過參照附圖詳細描述其示範性實施例，本發明的上述和其它特徵以及優點將變得更加明顯，其中圖1A至1C是表示根據本發明一實施例的液晶顯示器的框圖；圖2是表示根據本發明實施例的液晶顯示器的像素的等效電路圖；圖3是表示根據本發明實施例的液晶顯示器的子像素的等效電路圖；圖4是表示根據本發明實施例的液晶顯示器的下面板布局的圖；圖5是表示根據本發明實施例的液晶顯示器的上面板布局的圖；圖6是表示包括圖4和圖5的下面板和上面板的液晶顯示板組件的布局的圖；圖7和圖8是分別表示沿圖6的線VII-VII』和線VIII-VIII』得到的液晶面板組件的截面圖；圖9是表示根據本發明另一實施例的液晶顯示板組件的布局的圖；圖10和圖11是分別表示沿圖9的線X-X』和線XI-XI』得到的液晶面板組件的截面圖；圖12是表示根據本發明一實施例的液晶顯示器的伽馬曲線的圖；圖13是表示根據本發明一實施例的液晶顯示器的伽馬曲線的圖；圖14是表示在根據本發明一實施例的液晶顯示器中相對於兩個子像素電極的面積比的象失真(visibility distortion)的圖；以及圖15是在根據本發明一實施例的液晶顯示器中相對於時間的信號的波形圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細描述本發明的示範性實施例，使得本發明可由本領域技術人員容易地付諸實施。本發明能夠以各種形式實施，而不限於此處所示出的示範性實施例。
圖1A至1C是表示根據本發明一實施例的液晶顯示器的框圖；圖2是表示根據本發明實施例的液晶顯示器的像素的等效電路圖；圖3是表示根據本發明實施例的液晶顯示器的子像素的等效電路圖。
如圖1A至1C所示，根據本發明實施例的液晶顯示器包括液晶顯示板組件300，連接於液晶顯示板組件300的一對柵極驅動器400a和400b(或單一柵極驅動器400)以及數據驅動器500，連接於數據驅動器500的灰度電壓發生器800，以及用於控制所述部件的信號控制器600。
如在等效電路中所看到的，液晶顯示板組件300包括多個像素PX，所述像素連接於多條顯示信號線且基本上以矩陣形式排列。此外，如圖3所示，液晶顯示板組件包括相互面對的下面板100和上面板200，以及插入其間的液晶層3。
顯示信號線包括用於傳輸柵極信號(有時稱為「掃描信號」)的多條柵極線G1a到Gnb和用於傳輸數據信號的多條數據線D1到Dm。柵極線G1a到Gnb基本在第一方向上彼此平行延伸，數據線D1到Dm基本在垂直於第一方向的第二方向上彼此平行延伸。
在圖2的示出顯示信號線和像素的等效電路示意圖中，除了由附圖標記GLa到GLb表示的柵極線和由附圖標記DL表示的數據線之外，顯示信號線包括基本上平行於柵極線G1a到Gnb延伸的存儲電極線SL。
每個像素PX包括一對子像素PXa和PXb，子像素PXa和PXb包括連接於相應的柵極線GLa和GLb以及數據線DL的開關器件Qa和Qb，以及連接於開關器件Qa和Qb以及存儲電極線SL的液晶電容器Clca和Clcb以及存儲電容器Csta和Cstb。存儲電容器Csta和Cstb根據需要可被省略，在這種情況下，存儲電極線SL也可被省略。
如圖3所示，子像素PXa和PXb的開關器件Q可以以薄膜電晶體等來構造，並設置在下面板100上。每個開關器件Q是三埠器件，其具有連接於柵極線GL的控制埠、連接於數據線DL的輸入埠以及連接於液晶電容器Clc和存儲電容器Cst的輸出埠。
液晶電容器Clc的兩個埠是下面板100的子像素電極PE和上面板200的公共電極CE，插入在兩電極PE和CE之間的液晶層3用作電介質部件。子像素電極PE連接於開關器件Q，且公共電極CE設置在上面板200上以接收公共電壓Vcom。與圖3中不同，公共電極CE可以設置在下面板100上，並且在這種情況下，兩電極PE和CE中的至少一個形成為線或條的形狀。
通過將設置於下面板100的子像素電極線SL和子像素電極PE交疊並在其間夾入絕緣部件、並將比如公共電壓Vcom的預定電壓施加於存儲電極線SL，來構造存儲電容器Cst，存儲電容器Cst具有用於液晶電容器Clc的輔助功能。可選擇地，可通過交疊子像素電極PE和設置在正上方的前柵極線(front gate line)並在其間夾入絕緣部件來構造存儲電容器Cst。
為了實現彩色顯示，每個像素唯一地顯示預先指定的原色(primary color)(空間劃分)，或者，每個像素在不同的時間顯示不同的原色(時間劃分)。可通過原色的空間或時間組合來獲得所期望的顏色。原色通常包括紅色、綠色和藍色。圖3示出了空間劃分的一個實例。如圖所示，每個像素包括用於表示原色之一的濾色器CF，其被設置於上面板200的區域。與圖3中不同，濾色器CF可以設置在下面板100的子像素電極PE的上方或下方。
如圖1A至1B所示，柵極驅動器400a和400b或者400連接於柵極線G1a到Gnb從而將以柵極開啟(gate-on)電壓Von和柵極關斷(gate-off)電壓Voff的組合形成的柵極信號施加到柵極線G1a到Gnb上。在圖1A中，柵極驅動器400a和400b分別設置在液晶顯示板組件300的左側和右側，從而連接於奇數或偶數的柵極線G1a到Gnb。在圖1B和1C中，信號柵極驅動器400位於液晶顯示板組件300的一側，從而連接於所有的柵極線G1a到Gnb。特別是，在圖1C中，在柵極驅動器400中建立兩個驅動電路401和402，使其連接於奇數和偶數的柵極線G1a到Gnb。
灰度電壓發生器800產生對應於像素透射率的兩灰度電壓集(grayscalevoltage set)(例如參考灰度集合)。兩灰度電壓集被獨立地施加於一個像素的兩個子像素。每個灰度電壓集包括相對於公共電壓Vcom具有正值的灰度電壓集和相對於公共電壓Vcom具有負值的灰度電壓集。在某些實施例中，代替兩(參考)灰度電壓集，可以僅產生單一(參考)灰度電壓集。
數據驅動器500連接於液晶顯示板組件300的數據線D1到Dm，從而選取灰度電壓發生器800的兩灰度電壓集之一併將所選取的灰度電壓集中的一個灰度電壓作為數據信號施加給像素。可選擇的，在灰度電壓發生器800產生參考灰度電壓而不是所有灰度電壓的情況下，數據驅動器500通過劃分參考灰度電壓來產生灰度電壓並在所產生的灰度電壓中選擇數據電壓。
柵極驅動器400a和400b或數據驅動器500可以以液晶顯示板組件300上多個驅動IC晶片的形式直接安裝。可選擇的，柵極驅動器400a和400b或數據驅動器500可以以液晶顯示板組件300中柔性印刷電路(FPC)膜(未示出)上帶載封裝(TCP)的形式附著。在又一可選實施例中，柵極驅動器400或數據驅動器500可以與顯示信號線G1a到Gnn和D1到Dm以及薄膜電晶體開關器件Q一起直接安裝於液晶顯示板組件300上。
信號控制器600控制柵極驅動器400a和400b(或400)、數據驅動器500等的操作。
現將參考圖4至11詳細描述前述液晶顯示板組件的一個實例。
圖4是表示根據本發明實施例的液晶顯示器的下面板布局的圖；圖5是表示根據本發明實施例的液晶顯示器的上面板布局的圖；圖6是表示包括圖4和圖5的下面板和上面板的液晶顯示板組件的布局的圖；圖7和圖8是分別表示沿圖6的線VII-VII』和線VIII-VIII』得到的液晶面板組件的截面圖。
參照圖4至圖8，根據本實施例的液晶顯示板組件300包括下面板100、與下面板100交疊的上面板200以及插入在下面板100和上面板200之間的液晶層3。
首先，參照圖4、圖6至圖8詳細描述下面板100。
多條第一柵極線121a和第二柵極線121b以及多條存儲電極線131設置於由透明玻璃等製成的絕緣基板110上。
柵極線121a和121b主要在第一方向(例如圖4中的橫向方向)上延伸，並且在物理上和電學上彼此分開以傳輸柵極信號。設置於上側和下側的第一和第二柵極線121a和121b包括在相對於圖4的向上和向下的方向上突出的多個第一和第二柵電極124a和124b，以及設置在左側和右側的多個端部129a和129b，端部129a和129b具有用於連接到其它層或外部設備的寬區域。可選擇的，端部129a和129b可以設置在一側，即，左側或右側。
存儲電極線131主要在第一方向上延伸，並設置成靠近第一柵極線121a而不是第二柵極線121b。每條存儲電極線131包括多對第一存儲電極137a和第二存儲電極137b。每個第一存儲電極137a的長度和寬度分別大於和小於每個第二存儲電極137b的長度和寬度。然而，存儲電極137a、137b以及存儲電極線131的形狀和設置可以以各種方式進行修改。
柵極線121a和121b以及存儲電極線131優選由諸如鋁(Al)和鋁合金的鋁基金屬、諸如銀(Ag)和銀合金的銀基金屬、諸如銅(Cu)和銅合金的銅基金屬、諸如鉬(Mo)和鉬合金的鉬基金屬、鉻(Cr)、鈦(Ti)或鉭(Ta)製成。然而，柵極線121a和121b以及存儲電極線131可具有包括兩導電層(未示出)的多層結構，該兩導電層具有不同的物理特性。為了減小柵極線121a和121b以及存儲電極線131的信號延遲或電壓降，兩導電層之一由具有低電阻率的金屬製成，例如鋁基金屬、銀基金屬和銅基金屬。另一導電層由與其它材料、尤其與ITO(氧化銦錫)和IZO(氧化銦鋅)具有良好接觸特性的材料製成，比如鉬基金屬、鉻、鈦和鉭。作為其優選實例，存在下鉻層和上鋁層的組合以及上鉬層和下鋁層的組合。然而，以上提供的實例並非限制性的，柵極線121a和121b以及存儲電極線131可以由此處未明確列出的各種金屬和導電材料製成。
柵極線121a和121b以及存儲電極線131的側表面相對於基板110的表面傾斜，從而形成相對於基板110的30°至80°範圍內的角度。
由氮化矽SiNx等製成的柵極絕緣膜140形成在柵極線121a和121b以及存儲電極線131上。
由氫化非晶矽或多晶矽製成的多個半導體條151形成在柵極絕緣膜140之上。半導體條151主要在基本垂直於第一方向的第二方向上延伸，並包括朝向第一和第二柵電極124a、124b延伸的多個第一和第二突出體(protrusion)154a、154b。此外，在柵極線121a、121b和存儲電極線131的交叉處擴大半導體條151的寬度，以覆蓋柵極線121a、121b和存儲電極線131的寬區域。
由矽化物或重摻雜n型雜質的n+氫化非晶矽等製成的多個歐姆接觸條和島161和165a形成在半導體條151之上。歐姆接觸條161具有多個突出體163a，成對的突出體163a和歐姆接觸島165a設置在半導體條151的第一突出體154a上。另一方面，儘管圖中未示出，但成對的歐姆接觸條161的突出體和歐姆接觸島還設置在半導體條151的第二突出體154b上。
如圖7和8所示，半導體條151以及歐姆接觸部件161和165a的側表面相對於基板110的表面傾斜，從而相對於基板110形成30°到80°範圍內的角。
多條數據線171以及多個第一漏電極175a和第二漏電極175b形成於歐姆接觸部件161和165a以及柵極絕緣膜140上。
數據線171主要在第二方向上延伸以與柵極線121a和121b以及存儲電極線131相交並傳輸數據電壓。數據線171具有朝向第一和第二漏電極175a和175b延伸的多個第一和第二源電極173a和173b以及端部179，端部179具有擴大的寬度，用於連接到其它層或外部設備。
第一/第二漏電極175a/175b具有設置於半導體條151的第一/第二突出體154a/154b上的條形端部和從條形端部延伸的擴大部分177a/177b。擴大部分177a/177b具有較大的面積，並與第一/第二存儲電極137a/37b交疊。源電極173a和173b彎曲，以包圍漏電極175a和175b的條形端部。第一/第二柵電極124a/124b、第一/第二源電極173a/173b以及第一/第二漏電極175a/175b連同半導體條151的突出體154a/154b一起，構成了第一/第二薄膜電晶體(TFT)Qa/Qb，薄膜電晶體Qa/Qb的溝道形成在第一/第二源電極173a/173b和漏電極175a/175b之間的突出體154a/154b上。
數據線171以及漏電極175a和175b優選地由鉻、鉬基金屬或諸如鉭和鈦的難熔金屬製成，並可以具有多層結構，該多層結構利用難熔金屬製成的下層(未示出)和低電阻材料製成的上層(未示出)構成。作為多層結構的一個實例，除前述的下部鉻或鉬層以及上部鋁層的兩層結構之外，還存在下部鉬層、中間鋁層和上部鉬層的三層結構。
與柵極線121a、121b和存儲電極線131類似，數據線171以及漏電極175a和175b的側表面也傾斜，從而相對於基板表面形成30°到80°範圍內的角。
歐姆接觸部件161和165a僅插入在下方的半導體條151與上方的數據線171、漏電極175a、175b之間，並具有減小半導體條151和上覆層之間的接觸電阻的作用。半導體條151具有未被數據線171和漏電極175a、175b覆蓋的暴露部分，例如設置在源電極173a、173b和漏電極175a、175b之間的部分。在大部分區域中，線形半導體條151的寬度小於數據線171的寬度，但是如上所述，其寬度在柵極線121a、121b和存儲電極線131的交叉處擴大。這樣，表面輪廓是平滑的，可避免數據線171斷開。
保護膜(鈍化層)180形成於數據線171、漏電極175a和175b以及半導體條151的暴露部分上。保護膜180由比如氮化矽和氧化矽的無機材料、具有極佳的平面化特性和感光性的有機材料、和/或利用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)形成的比如a-Si:C:O和a-Si:O:F的低介電常數絕緣材料製成。為了利用有機膜的極佳特性並保護半導體條151的暴露部分，保護膜180可以具有下部無機膜和上部有機膜的雙層結構。
在保護膜180中，形成分別暴露數據線171的端部179以及漏電極175a和175b的擴大部分177a和177b的多個接觸孔182、185a和185b。在保護膜180和柵極絕緣層140中，形成分別暴露柵極線121a和121b的端部129a和129b的多個接觸孔181a和181b。
在保護膜180上，形成了包括多個第一子像素電極190a和第二子像素電極190b的多個像素電極190、多個屏蔽電極(shielding electrode)88以及多個接觸輔助部件81a、81b和82。像素電極190、屏蔽電極88以及接觸輔助部件81a、81b和82由諸如ITO和IZO的透明導電材料或者諸如鋁的反射導電材料製成。
第一和第二子像素電極190a和190b通過接觸孔185a和185b在物理上並在電學上連接到第一和第二漏電極175a和175b，以接收來自第一和第二漏電極175a和175b的數據電壓。
被供以數據電壓的子像素電極190a和190b與公共電極270一起產生電場，從而能夠控制兩電極190和270之間液晶層3的液晶分子的配向。
如上所述，即使當薄膜電晶體Qa和Qb截止時，子像素電極190a和190b以及公共電極270也構成液晶電容器Clca和Clcb以維持所施加的電壓。為了增大電壓存儲能力，通過使第一和第二子像素電極190a和190b以及連接到其上的第一和第二漏電極175a和175b與第一和第二存儲電極137a和137b交疊，來構造與液晶電容器Clca和Clcb並行連接的存儲電容器Csta和Cstb。
每個像素電極190的右上角被斜切，削邊相對於柵極線121a和121b約呈45°角。
構成一個像素電極190的第一和第二子像素電極190a和190b相互接合，其間插入有間隙94。像素電極190的外部邊界具有約呈矩形的形狀。第一子像素電極190a具有旋轉的等邊梯形的形狀，其具有在第二存儲電極137b附近的第一邊緣、與第一邊緣相對的第二邊緣以及相對於柵極線121a和121b約呈45°角的上部和下部傾斜邊緣。第二子像素電極190b包括面對第一子像素電極190a的傾斜邊緣的一對梯形部分和面對第一子像素電極190a的第一邊緣的縱向部分。第一和第二子像素電極190a和190b之間的間隙94包括具有基本一致的寬度且相對於柵極線121a和121b約呈45°角的上和下傾斜部分91和93，以及具有基本一致的寬度的縱向部分92。
第一子像素電極190a具有沿存儲電極線131延伸的切口95，並且被切口95分為上半分隔部分和下半分隔部分。切口95具有在第一子像素電極190a的右邊緣的入口，並且切口95的入口具有基本平行於間隙94的上和下傾斜邊緣91和93的一對傾斜邊緣。間隙94和切口95相對於存儲電極線131近似呈反對稱。
這裡，根據像素的尺寸、像素電極190的縱橫比(aspect ratio)、液晶層3的類型或特性、或者其它設計因素，可改變分隔部分的數目或切口數目。以下為了描述方便，間隙94也稱為切口。
第一子像素電極190a與第一柵極線121a交疊，第二子像素電極190b與第一和第二柵極線121a和121b兩者交疊。第一柵極線121a穿過像素電極190上半區域的中心部分。
屏蔽電極88沿數據線171延伸並完全覆蓋數據線171。為了將公共電壓施加於屏蔽電極88，屏蔽電極88可通過保護膜180和柵極絕緣膜140中的接觸孔(未示出)連接於存儲電極線131或短路點(short point)(未示出)。公共電壓通過存儲電極線131或短路點(未示出)從薄膜電晶體面板100傳輸至公共電極面板200。這裡，為了使開口率的減小最小化，優選的是使屏蔽電極88和像素電極190之間的距離最小化。
這樣，如果被施加公共電壓的屏蔽電極88設置於數據線171之上，則屏蔽電極88屏蔽了在數據線171和像素電極190之間以及數據線171和公共電極270之間產生的電場，從而可減小像素電極190的電壓失真和由數據線171傳輸的數據電壓的信號延遲。
此外，由於像素電極190和屏蔽電極88相互分開一定距離以避免在它們之間形成短路，因此像素電極190可進一步與數據線171分開，從而減小了像素電極190和數據線171之間的寄生電容。此外，由於液晶層3的介電常數高於保護膜180的介電常數，因此數據線171和屏蔽電極88之間的寄生電容低於數據線171和未設置屏蔽電極88的公共電極270之間的寄生電容。
此外，由於像素電極190和屏蔽電極88由相同的層構成，因此可均勻地維持它們之間的距離，從而使它們之間的寄生電容一致。由於像素電極190和數據線171之間的寄生電容被相對地減小，因此像素電極190和數據線171之間的寄生電容在分割曝光工藝(division exposure process)中所限定的不同曝光區域中可以不同。但是，總的寄生電容可被認為是基本均勻的。均勻的寄生電容有助於減小針跡缺陷(stitch defects)。
接觸輔助部件81a、81b和82通過接觸孔181a、181b和182分別連接於柵極線121a、121b的端部129a、129b和數據線171的端部179(見圖4)。接觸輔助部件81a、81b和82具有幫助柵極線121a、121b的暴露的端部129a、129b和數據線171的暴露的端部179粘附於外部設備並保護這些部分的作用。
如圖1A至圖1C所示，在柵極驅動器400a和400b或數據驅動器500集成於液晶顯示板組件300上的情況下，柵極線121a和121b或數據線171延伸到直接連接於其上。在這種情況下，接觸輔助部件81a、81b和82可用於將柵極線121a和121b或數據線171連接到驅動器400a、400b和500。
用於使液晶層3配向的配向膜11塗敷在像素電極190和保護膜180上。
現在將參照圖5至圖8描述上面板200。
用於防止光洩漏的阻光部件220(通常稱為黑矩陣)形成於由透明玻璃等製成的電介質基板210上。阻光部件220包括多個開口部分，所述開口部分面對像素電極190並具有與像素電極190基本相同的形狀。可選擇的，可以以對應於數據線171的部分和對應於薄膜電晶體的部分來構造阻光部件220。然而，這些並不是對於本發明的限制，為了防止像素電極190以及薄膜電晶體Qa和Qb附近的光洩漏，阻光部件220可以具有任何合適的形狀。
多個濾色器230形成於基板210上。每個濾色器230的大部分設置在由阻光部件220包圍的區域中，濾色器230在第二方向上沿著像素電極190延伸。每個濾色器230能夠代表諸如紅、綠和藍色的原色之一。
為了防止濾色器230被暴露並提供平坦的表面，覆蓋膜(cover film)250形成於濾色器230和阻光部件220上。
由諸如ITO和IZO的透明導電材料製成的公共電極270形成於覆蓋膜250上。
公共電極270包括多個切口集271、273和275。
每個切口集271、273和275面對一個像素電極190並包括上部切口271、中心切口275和下部切口273。每個切口271、273和275設置於像素電極190的相鄰切口94與95之間或者像素電極190的切口94與傾斜邊緣之間。此外，每個切口271、273和275包括平行於間隙94的上或下傾斜部分91或93而延伸的至少一個傾斜部分271o、273o、275o1或275o2，並相對於存儲電極線131近似呈反對稱。
每個上部和下部切口271和273包括傾斜部分271o/273o、在第一方向上延伸的橫向部分271t/273t以及在第二方向上延伸的縱向部分2711/2731。傾斜部分271o/273o基本從像素電極190的左邊緣朝向像素電極190的上/下邊緣延伸。橫向部分271t/273t和縱向部分271l/273l沿著像素電極190的邊緣從傾斜部分271o/273o的端部延伸，與傾斜部分271o/273o成鈍角，並與像素電極190的邊緣交疊。
中心切口275包括一對傾斜部分275o1、275o2和縱向部分275l1、275l2。傾斜部分275o1、275o2在傾斜方向上基本從像素電極190的左邊緣向像素電極190的右邊緣延伸。縱向部分275l1、275l2沿著像素電極190的右邊緣從傾斜部分275o1、275o2的端部延伸，與傾斜部分275o1、275o2成鈍角，並與像素電極190的右邊緣交疊。
切口271、273和275的數目可根據設計因素變化，阻光部件220與切口271、273、275交疊，以避免在切口271、273、275附近的光洩漏。
用於使液晶分子配向的配向膜21塗敷在公共電極270上。
偏振片12和22設置在面板100和200的外表面上。兩偏振片12和22的透射軸相互垂直，且透射軸(或吸收軸)之一平行於橫向方向。在反射型液晶顯示器的情況下，兩偏振片12和22之一可以被省略。
液晶層3具有負各向異性介電常數，並且液晶分子如此配向，使得當沒有電場施加於液晶分子時，其主軸垂直於兩面板100和200的表面。
當公共電壓施加於公共電極270且數據電壓施加於像素電極190時，在基本垂直於面板100和200表面的方向上產生電場。電極190和270的切口94、95、271、273和275使電場變形，從而產生垂直於切口94、95、271、273和275的邊緣的水平分量。因此，電場方向相對於垂直於面板100和200表面的方向形成了角度。響應於該電場，液晶分子具有改變主軸方向使其垂直於電場方向的趨勢。由於切口94、95、271、273、275和像素電極190邊緣附近的電場與液晶分子的主軸成角度而不是平行於該主軸，因此液晶分子以這樣的方式旋轉，使得在液晶分子主軸和電場跨過的表面上的液晶分子的移動距離縮短。因此，一組切口94、95、271、273、275和像素電極190的邊緣將位於像素電極190上的液晶層3的區域分為其中液晶分子具有不同傾角的多個疇(domain)。這樣，就有可能增大參考視角。
切口94、95、271、273和275中的至少一個可以用突出體(未示出)或凹陷部分代替，切口94、95、271、273、275的形狀和排列能以各種方式修改。
現在參照圖9至圖11描述根據本發明另一實施例的液晶顯示板組件。
圖9是表示根據本發明另一實施例的液晶顯示板組件的布局的圖；圖10和圖11是分別表示沿圖9的線X-X』和線XI-XI』得到的液晶面板組件的截面圖。
參照圖9至圖11，根據本實施例的液晶顯示板組件300包括下面板100、面對下面板100的上面板200以及插入其間的液晶層3。
根據本實施例的面板100和200的分層結構與圖4至圖6的分層結構基本相同。
在上面板(薄膜電晶體陣列面板)100中，包括柵電極124a、124b的多對柵極線121a、121b和包括存儲電極137的多條存儲電極線131形成在基板110上，柵極絕緣膜140、多個半導體154以及多個島狀歐姆接觸部件163a、163b依次形成在其上。包括源電極173a、173b的多條數據線171和多個漏電極175a、175b形成在柵極絕緣膜140上，保護膜180形成在其上。在保護膜180上，形成多個接觸孔181a、181b、182、187a、187b。包括第一和第二像素電極190a和190b的多個像素電極190、多個屏蔽電極88以及多個接觸輔助部件81a、81b、82形成在保護膜180上，配向膜11塗敷在其上。
在下面板(公共電極面板)200中，阻光部件220、多個濾色器230、覆蓋膜250、包括多個切口271、272、273a、273b、274a、274b的公共電極270以及配向膜21形成在電介質基板210上。
根據本實施例的液晶顯示板組件主要在像素電極190的形狀上不同於圖4至圖8所示的液晶顯示板組件。更具體而言，第二子像素電極190b呈具有凹陷底部的梯形形狀且被第一子像素電極190a包圍。第一子像素電極190a具有一對切口91a和91b，所述切口從上邊緣和下邊緣延伸至相對於圖9的右側。
此外，存儲電極137中的一個設置有一對子像素電極190a和190b，並從存儲電極線131在向上和向下的方向上面積遞增地延伸。從上部和下部延伸的一對漏電極175a和175b與存儲電極137交疊。
半導體154形成為島狀而不是線狀，並與柵電極121a和121b交疊。其它半導體156形成在柵極線121a、121b和存儲電極線131與數據電極線171的交叉處以及漏電極175a、175b與存儲電極137的交叉處。因此，交叉處的表面輪廓是平滑的，可避免數據線171和漏電極175a、175b的斷開。
公共電極270的切口271至274b包括兩個中心切口271和272，它們定位成跨過像素電極190的下半區域和上半區域，還包括位於上部區域中的切口273a和273b，以及位於下半區域中的切口273a和273b。這裡參照圖9使用比如「下」和「上」的術語。
圖4至圖8的液晶顯示板組件的上述特徵可應用於圖9至圖11的液晶顯示板組件。
現將詳細描述液晶顯示器的顯示操作。
信號控制器600從外部圖形控制器(未示出)接收輸入圖像信號R、G和B以及用於控制顯示的輸入控制信號。輸入圖像信號R、G、B包含每個像素PX的亮度信息(或圖像信息)，亮度具有預定數量的灰度，例如1024(＝210)、256(＝28)或64(＝26)。作為輸入控制信號的一個實例，垂直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync、主時鐘信號MCLK和數據使能信號DE被接收。信號控制器600基於輸入控制信號以及輸入圖像信號R、G和B根據液晶顯示板組件300的操作狀況處理圖像信號R、G和B，以產生柵極控制信號CONT1和數據控制信號CONT2。之後，信號控制器600將所產生的柵極控制信號CONT1傳輸給柵極驅動器400，並將所產生的數據控制信號CONT2和經處理的圖像信號DAT傳輸給數據驅動器500。
柵極控制信號CONT1包括用於指示掃描起始的掃描起始信號STV和用於控制柵極開啟電壓Von的輸出時間的至少一個時鐘信號。柵極控制信號CONT1還可以包括用於定義柵極開啟電壓Von的持續時間的輸出使能信號OE。
數據控制信號CONT2包括用於指示一組子像素PXa或PXb的數據傳輸的水平同步起始信號STH，用於命令施加數據電壓到數據線D1到Dm的負載信號LOAD，以及數據時鐘信號HCLK。數據控制信號CONT2可以包括用於使相對於公共電壓Vcom的數據電壓的極性(下文中，「相對於公共電壓Vcom的數據電壓的極性」被簡寫為「數據信號的極性」)相反的反向信號RVS。
響應來自於信號控制器600的數據控制信號CONT2，數據驅動器500接收用於一組子像素PX的圖像數據DAT，選取來自灰度電壓發生器800的兩灰度電壓集之一，並從所選擇的灰度電壓集中選取對應於圖像數據DAT的灰度電壓，使得圖像數據DAT被轉換成相關的數據電壓。然後將數據電壓施加到相關的數據線D1至Dm。
可選擇的，取代數據驅動器500，單獨設置的外部選擇電路(未示出)可選擇兩灰度電壓集之一併將所選擇的灰度電壓集傳輸給數據驅動器500。另外，灰度電壓發生器800可提供具有可變值的參考電壓，且數據驅動器500可分割所述參考電壓，從而能夠產生灰度電壓。
響應來自信號控制器600的柵極控制信號CONT1，柵極驅動器400將柵極開啟電壓Von施加於柵極線G1a到Gnb從而使連接於柵極線G1a到Gnb的開關器件Qa和Qb導通。結果，施加於數據線D1到Dm的數據電壓通過導通的開關器件Qa和Qb被施加於相關的子像素PXa和PXb上。
施加於子像素PXa和PXb的數據電壓和公共電壓Vcom之間的差變為液晶電容器Clc的充電電壓，即像素電壓。液晶分子的配向根據像素電壓的強度而變化。穿過液晶層3的光的偏振根據液晶分子的配向而改變。由於附著於顯示板100和200的偏振片(未示出)，偏振的改變導致了光的透射率的改變。
如圖12所示，上述兩個灰度電壓集代表了不同的伽馬曲線Ta和Tb，並且被施加於一個像素PX的兩個子像素PXa和PXb上，使得一個像素PX的伽馬曲線是這些伽馬曲線的組合曲線T。在確定兩灰度電壓集時，確定組合伽馬曲線T使其接近用於前視圖的參考伽馬曲線。例如，確定用於前視圖的組合伽馬曲線T使其等於最適合的用於前視圖的參考伽馬曲線，且確定用於側視圖的組合伽馬曲線T使其最接近用於前視圖的參考伽馬曲線。例如，如果位於下側的伽馬曲線形成為在低灰度中較低，則有可能進一步改進橫向可見度。
以作為垂直同步信號Hsync和柵極時鐘信號CPV的一個周期的一個水平周期的1/2(或1/2H)為單位，數據驅動器500以及柵極驅動器400重複執行前述的操作。以這種方式，在一幀期間，柵極開啟電壓Von被順序地施加給所有柵極線G1到G2n，以將數據電壓施加到所有像素。當一幀結束時，下一幀開始，控制施加於數據驅動器500的反向信號RVS的狀態，使得施加於每個像素的數據信號的極性與前一幀中的極性相反(幀反轉)。這時，即使在一幀中，根據反向信號RVS的特性，流過數據線的數據電壓的極性可以被反轉(行反轉和點反轉)，並且同時流過數據線的數據電壓的極性可以相互不同(列反轉和點反轉)。
現在將參照圖13和圖14描述根據兩個子像素電極的面積比的液晶顯示器的特性。
圖13是表示根據本發明一實施例的液晶顯示器的伽馬曲線的圖；圖14是表示在根據本發明實施例的液晶顯示器中相對於兩個子像素電極的面積比的象失真的圖。
如圖13所示，相對於被施加低電壓的第一子像素電極190a和被施加高電壓的第二子像素電極190b的面積比，對於2∶1的面積比的右側伽馬曲線(曲線II)比對於1∶1的面積比的伽馬曲線(曲線I)更靠近前伽馬曲線(front gamma curve)。
如圖14所示，由於被施加低電壓的第一子像素電極190a的面積降低至像素電極190總面積的50％以下，因此象失真減小。當第一子像素電極的面積等於像素電極190總面積的約30％時，象失真具有最小值。
該液晶顯示器的柵極線數目是普通液晶顯示器的兩倍。因此，如果根據普通施加方法施加數據電壓，則充電時間過短而不能獲得期望的電壓，尤其是由於極性反向。為了延長充電時間，可以將柵極開啟電壓Von施加於兩相鄰柵極線的時間期間部分地相互交疊。通過使用圖1A和1C所示的柵極驅動器，能夠實現這種交疊。
現在將參照圖15詳細描述施加數據電壓的方法。
圖15是在根據本發明實施例的液晶顯示器中，作為時間的函數的信號的波形圖。這裡，Vg(A)表示施加於第一柵極線的柵極信號，Vg(B)表示施加於第二柵極線的柵極信號，Vdata表示流經數據線的數據電壓。
在點反轉的情況下，由於相鄰像素的極性彼此相反，所以對於相鄰像素施加數據電壓可能不適於縮短充電時間。因此，優選的是，相鄰像素的充電周期(charging period)彼此不交疊，而每個像素的兩個子像素的充電周期彼此交疊。這樣，可縮短在後充電的子像素的充電時間。如圖15所示，優選的是施加到首先充電的子像素的灰度電壓集的幅度(magnitude)高於施加到在後充電的子像素的灰度電壓集的幅度。
如圖15所示，在將數據電壓Vdata施加於一個像素行的時間期間Tdt中，將數據電壓施加於第一子像素電極190a的時間期間Td1長於將數據電壓施加於第二子像素電極190b的時間期間Td2。由於先前存儲在像素中的電壓具有相反的極性，因此需要這樣充足的充電時間。
此外，將柵極開啟電壓施加於第二柵極線121b的時間期間Tg2被設計成長於將柵極開啟電壓施加於第一柵極線121a的時間期間Tg1，以獲得充足的充電時間。
在圖15中，從施加柵極開啟電壓至第一柵極線121a的結束到施加數據電壓Vdata到第一子像素電極190a的結束的時間期間Toe2以及從施加柵極開啟電壓至第二柵極線121b的結束到施加數據電壓Vdata至第二子像素電極190b的結束的時間期間Toe2被設計為長於從施加數據電壓Vdata的起始到施加柵極開啟電壓至第一柵極線121a的起始的時間期間Toe1。由於數據信號的延遲，較長的Toe2可避免數據電壓施加於其它子像素或下一像素行。
如圖9所示，第一柵極線121a的寬度可以與第二柵極線121b的寬度不一樣寬。因為低的電壓施加於第一子像素電極190a，因此這種結構是允許的。
這樣，施加於兩個像素電極的電壓可以以預期水平被精確地調節，從而有可能改善可見度，提高開口率並改善透射率。
儘管已經描述了本發明的示範性實施例和改進實例，但本發明不限於這些實施例和實例，而是可以在不偏離本發明所附權利要求、詳細的說明書和附圖範圍的前提下，以各種形式進行修改。因此，很自然的是，這樣的修改屬於本發明的範圍。
本申請要求於2005年2月11日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2005-0011671的優先權，其全部內容在此引入作為參考。
權利要求
1.一種液晶顯示器，包括像素電極，其包括第一和第二子像素電極；連接於所述第一子像素電極的第一開關器件；多條柵極線，所述柵極線的第一柵極線連接於所述第一開關器件；以及多條數據線，所述數據線與所述柵極線交叉並傳輸數據電壓，所述數據線之一連接於所述第一開關器件，其中相對於預定電壓的所述第二子像素電極的電壓低於相對於預定電壓的所述第一子像素電極的電壓，所述第一子像素電極的面積小於所述第二子像素電極的面積。
2.如權利要求1所述的液晶顯示器，還包括連接於所述第二子像素電極、所述柵極線的第二柵極線和所述數據線之一的第二開關器件，其中施加於所述第一和第二子像素電極的電壓彼此不同並從單一圖像信息獲得，其中所述第一子像素電極和所述第二子像素電極同時開始被供以數據電壓，或者在所述第二子像素電極開始被供以數據電壓之後，所述第一子像素電極開始被供以數據電壓。
3.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述第一和第二子像素電極同時被供以數據電壓持續預定的時間期間。
4.如權利要求3所述的液晶顯示器，其中所述柵極線包括連接於所述第一開關器件的第一信號線和連接於所述第二開關器件的第二信號線，其中，從施加柵極開啟電壓至所述第二信號線的結束到施加數據電壓至所述第二子像素電極的結束的時間期間以及從施加柵極開啟電壓至所述第一信號線的結束到施加數據電壓至所述第二子像素電極的結束的時間期間長於從施加數據電壓的起始到施加柵極開啟電壓至所述第二信號線的起始的時間期間。
5.如權利要求3所述的液晶顯示器，其中，施加於所述第一信號線的柵極開啟電壓的持續時間長於施加於所述第二信號線的柵極開啟電壓的持續時間。
6.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述第一子像素電極被所述第二子像素電極包圍。
7.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中，所述柵極線包括連接於所述第一開關器件的第一信號線和連接於所述第二開關器件的第二信號線，其中所述第二信號線與所述像素電極交疊。
8.如權利要求2所述的液晶顯示器，還包括與所述像素電極交疊的存儲電極。
9.如權利要求8所述的液晶顯示器，其中，所述柵極線包括連接於所述第一開關器件的第一信號線和連接於所述第二開關器件的第二信號線，其中所述第一信號線設置在所述像素電極的邊界處，所述第二信號線設置在所述第一信號線和所述存儲電極之間。
10.如權利要求9所述的液晶顯示器，其中，所述第一信號線與所述像素電極交疊。
11.如權利要求10所述的液晶顯示器，其中，所述第一信號線的寬度小於所述第二信號線的寬度。
12.一種液晶顯示器，包括像素，其包括第一和第二液晶電容器以及第一和第二開關元件，其中所述第一液晶電容器包括設置在公共電極和第一子像素電極之間的第一液晶部分，所述第二液晶電容器包括設置在所述公共電極和第二子像素電極之間的第二液晶部分，其中所述第一開關元件連接於第一柵極線、數據線和所述第一子像素電極，所述第二開關元件連接於第二柵極線、數據線和所述第二子像素電極，其中當所述第一開關元件和所述第二開關元件處於關斷狀態時，施加於所述第一液晶部分的第一像素電壓大於施加於所述第二液晶部分的第二像素電壓，其中所述第一子像素電極的面積小於所述第二子像素電極的面積。
13.如權利要求12所述的液晶顯示器，其中所述第一像素電壓和所述第二像素電壓源自單一的圖像信息。
14.如權利要求13所述的液晶顯示器，其中所述第一開關元件與所述第二開關元件同時或者晚於所述第二開關元件導通。
15.如權利要求14所述的液晶顯示器，其中所述第一開關元件在從施加第一數據電壓至所述數據線的起始的第一時間期間之後導通，且在從施加所述第一數據電壓的結束和施加第二數據電壓至所述數據線的起始的第二時間期間之前關斷，所述第二開關元件在所述第一開關元件的關斷之前導通，並且在從施加所述第二數據電壓的結束的第三時間期間之前關斷，所述第二時間期間和所述第三時間期間中的每一個均長於所述第一時間期間。
16.如權利要求15所述的液晶顯示器，其中，所述第一開關元件的導通時間期間長於所述第二開關元件的導通時間期間。
17.如權利要求13所述的液晶顯示器，其中，所述第一子像素電極被所述第二子像素電極包圍。
18.如權利要求13所述的液晶顯示器，其中，所述第一和第二柵極線之一與所述第一和第二子像素電極中的至少一個交疊。
19.如權利要求13所述的液晶顯示器，其中，所述第一開關元件包括連接於所述第一子像素電極的第一電極，所述第二開關元件包括連接於所述第二子像素電極的第二電極，並且所述液晶顯示器還包括與所述第一和第二電極交疊的存儲電極。
20.如權利要求13所述的液晶顯示器，其中，所述第一柵極線和所述第二柵極線的寬度彼此不同。
全文摘要
本發明提出了一種具有改善的參考視角的液晶顯示器。像素電極包括第一和第二子像素電極。第一開關器件連接於第一子像素電極、柵極線之一以及數據線之一。相對於預定電壓的第二子像素電極的電壓低於相對於預定電壓的第一子像素電極的電壓，且第一子像素電極的面積小於第二子像素電極的面積。
文檔編號G02F1/133GK1828395SQ20061007114
公開日2006年9月6日 申請日期2006年2月13日 優先權日2005年2月11日
發明者金東奎, 金相洙 申請人:三星電子株式會社