多域垂直取向方式液晶顯示器的製作方法
2023-06-09 23:26:31
專利名稱：多域垂直取向方式液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種液晶顯示器，尤其涉及一種多域垂直取向(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)方式液晶顯示器。
背景技術：
液晶顯示器中的液晶本身不具發光特性，通過採用電場控制液晶分子扭轉而實現光的通過或不通過，從而達到顯示的目的。在傳統液晶顯示器中，在兩玻璃基底的表面形成電極，以形成控制液晶分子扭轉的電場，該電極使用透明材料，且兩基底的電極相對設置，從而形成與基底表面相垂直的電場。由於液晶分子具有電性，因此在該電場的控制下，液晶分子取向將垂直於基底表面，但由於液晶分子間的相互作用力和重力等物理力的影響，使得液晶分子的取向不能完全垂直於基底表面，且各液晶分子的傾斜角度不盡相同，從而，當觀察者從不同角度觀察時，將觀察到不同的顯示效果，此即為液晶顯示器的視角缺陷。
多域垂直取向方式的液晶顯示器通過將一個像素單元分割成多個區域，使不同區域的液晶分子的取向分散，來擴大該像素的整體視角，從而達到改善該液晶顯示器的視角特性。
一種現有技術多域垂直取向方式液晶顯示器請參閱2002年1月23日公開的中國專利申請第01,121,750號，如圖1與圖2所示。該多域垂直取向方式液晶顯示器1包括相對設置的第一基底11與第二基底12、分別設置在該第一基底11與第二基底12上且相互交錯平行排列的凸塊111和121、多個液晶分子16。此外，該多域垂直取向方式液晶顯示器1還包括像素電極、共用電極、配向膜、薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)、相位補償膜、偏光裝置等，但是，該組件均未在圖1與圖2中示出。
在第二基底12上形成被連接至該薄膜電晶體的像素電極，在第一基底11上形成共用電極，該凸塊111設置在該共用電極上，該凸塊121設置在該像素電極上，在該第一基底11與第二基底12間封入多個液晶分子16，該液晶分子16是介電常數為負且各向異性的液晶材料，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於該第一基底11與第二基底12。
請再參閱圖1，是未加電壓時，該多域垂直取向方式液晶顯示器1所處工作狀態的示意圖。此狀態下，薄膜電晶體為OFF狀態，凸塊111與121間的間隙區域的液晶分子16取向大致垂直於該第一基底11與第二基底12，該凸塊111與凸塊121附近的液晶分子16的取向大致垂直於該凸塊111與121的斜面，由於光沿著液晶分子16的分子軸(即液晶分子的光軸)方向傳輸時，不會產生雙折射，即其偏振態不會發生改變，又因為分別設置在該第一基底11與第二基底12的兩偏光裝置的偏光軸相互垂直，所以，此時該多域垂直取向方式液晶顯示器1處於暗態。
請再參閱圖2，是加電壓時，該多域垂直取向方式液晶顯示器1所處工作狀態的示意圖。此狀態下，薄膜電晶體為ON狀態，液晶分子16上施加垂直於第一基底11與第二基底12的電場，由於液晶分子16是介電常數為負且各向異性的液晶材料，電場作用下，該液晶分子16將向與電場方向垂直的方向偏轉，再加上凸塊111與121的限制，使得該第一基底11與第二基底12間的所有液晶分子16的取向大致垂直於該凸塊111與121的斜面。此時，入射光與液晶分子16的分子軸方向存在一定夾角，從而，該入射光的偏振態將發生改變，因此，將有部分光從設置在該第一基底11的偏光裝置出射，即該多域垂直取向方式液晶顯示器1處於亮態。
請參閱圖3，是薄膜電晶體為ON狀態時，該多域垂直取向方式液晶顯示器1的一像素區域內的液晶分子16的傾斜方向示意圖。該凸塊111與121位於該像素區域內的部分均為「く」形突起構造物，像素電極14是設置在該第二基底12上的透明電極，每一像素區域被分割成紅、綠、藍的三縱長子像素區域(未標示)。該多域垂直取向方式液晶顯示器1的各子像素區域中，該第一基底11與第二基底12間凸塊111與121所形成的間隙區域被分割成A、B、C、D四區域，各區域中的液晶分子的取向大致相互相差90度。從而，當薄膜電晶體為ON狀態時，該多域垂直取向方式液晶顯示器1的液晶分子16取向於多個方向上，所以視角得以擴大。
但是，該A、B、C、D四區域形成一交界區域(未標示)，該交界區域即為「く」形突起構造物的轉角附近區域，由於該交界區域為該A、B、C、D四區域的臨界區域，所以，當薄膜電晶體為ON狀態時，將出現位於該交界區域的液晶分子16的取向無法與該A、B、C、D四區域的某一區域的液晶分子16取向相同。又因為該多域垂直取向方式液晶顯示器1中，通過設置凸塊111與121來控制液晶分子16傾斜取向，從而，液晶分子16的傾斜動作從凸塊111與121附近向間隙區域傳播，所以，當薄膜電晶體為ON狀態時，位於該交界區域的液晶分子16可能不發生傾斜取向。由於當薄膜電晶體為ON狀態時，該多域垂直取向方式液晶顯示器1處於亮態，故，此時處於亮態的顯示區域中會存在暗區域，從而影響畫像品質。
另外，因為該A、B、C、D四區域中，任意區域內的所有液晶分子16的取向大致相同，即當薄膜電晶體為ON狀態時，該多域垂直取向方式液晶顯示器1的液晶分子16僅大致取向於四個相互垂直的方向上，從而，無法使得觀察者從所有角度上觀察時獲得相同的畫像效果，因此，該多域垂直取向方式液晶顯示器1仍存在一定視角缺陷。
實用新型內容為克服現有技術多域垂直取向方式液晶顯示器視角特性與畫像品質較差的缺陷，本實用新型提供一種具較佳視角特性與畫像品質的多域垂直取向方式液晶顯示器。
本實用新型還提供一種具較佳視角特性與畫像品質的多域垂直取向方式液晶顯示器。
本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是本實用新型提供一種多域垂直取向方式液晶顯示器，其包括相對設置的第一基底與第二基底、設置在該第一基底與第二基底之間的液晶層、分別設置在該第一基底與第二基底上且相互平行交錯排列的第一凸塊與第二凸塊，其中第一凸塊與第二凸塊都是曲線形。
本實用新型解決技術問題的另一方案是本實用新型提供一種多域垂直取向方式液晶顯示器，其包括相對設置的第一基底與第二基底、設置在該第一基底與第二基底之間的液晶層、分別設置在該第一基底與第二基底上且相互平行交錯排列的第一凸塊與第二凸塊，其中，第一凸塊與第二凸塊均都具有連續變化的彎折角度。
相較於現有技術，本實用新型提供的多域垂直取向方式液晶顯示器中，該第一凸塊與第二凸塊相互平行交錯排列，且對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊均為曲線形，或者都有連續變化的彎折角度，而不像先前技術多域垂直取向方式液晶顯示器中的「く」形凸塊僅有90度彎折角，從而，當共用電極與像素電極上加載電壓時，在垂直於該第一基底與第二基底的電場與該第一凸塊與第二凸塊的限制下，液晶分子將傾斜取向於多個連續的方向上，所以，無論觀察者從任意角度觀察時，均可觀察到基本相同的畫像效果，此說明本實用新型的多域垂直取向方式液晶顯示器具較佳的視角特性。
另外，由於該第一凸塊與第二凸塊都有多個連續變化的彎折角度，從而，在垂直於該第一基底與第二基底的電場和該第一凸塊與第二凸塊的限制下，即使位於該第一凸塊與第二凸塊附近的液晶分子也會隨著彎折角度的變化而呈現不同的傾斜取向，即不存在現有技術多域垂直取向方式液晶顯示器中無法產生傾斜取向的分子，也即當本實用新型的多域垂直取向方式液晶顯示器處於亮態時，不會存在暗區，因而相較於現有技術的多域垂直取向方式液晶顯示器，本實用新型的多域垂直取向方式液晶顯示器具較佳的畫像品質。
綜上所述，本實用新型提供的該技術方案的多域垂直取向方式液晶顯示器都具有較佳的視角特性與較佳的畫像品質。
圖1是一種現有技術多域垂直取向方式液晶顯示器未加電壓時所處工作狀態的示意圖。
圖2是圖1所示多域垂直取向方式液晶顯示器加電壓時所處工作狀態的示意圖。
圖3是圖1所示多域垂直取向方式液晶顯示器加電壓時一像素區域內的液晶分子的取向示意圖。
圖4是本實用新型多域垂直取向方式液晶顯示器第一實施方式一像素區域的電極分布示意圖。
圖5是圖4所示多域垂直取向方式液晶顯示器未加電壓時所處工作狀態的示意圖。
圖6是圖4所示多域垂直取向方式液晶顯示器加電壓時所處工作狀態的示意圖。
圖7是本實用新型多域垂直取向方式液晶顯示器第二實施方式加電壓時所處工作狀態的示意圖。
圖8是本實用新型多域垂直取向方式液晶顯示器第三實施方式加電壓時所處工作狀態的示意圖。
具體實施方式本實用新型多域垂直取向方式液晶顯示器的第一實施方式如圖4、圖5與圖6所示，該多域垂直取向方式液晶顯示器2包括相對設置的第一基底21與第二基底22、多個處於該兩基底21及22間的液晶分子26、多條設置在第二基底22的柵極線25與信號線27、分別設置在該第一基底21與第二基底22的共用電極23與多個像素電極24、分別設置在該共用電極23與像素電極24上的第一凸塊211與第二凸塊221，其中，該多個柵極線25與信號線27形成多個矩形像素區域，該像素區域可沿垂直於該第二基底22的方向延伸至第一基底21，該第一凸塊211與第二凸塊221相互平行交錯排列，且每一像素區域內的第一凸塊211與第二凸塊221均為曲線形，該曲線可滿足如下函數X＝A sin(πY/L)其中，X、Y分別為水平方向與垂直方向的變量，A為第一凸塊211與第二凸塊221的水平間距，L為該像素區域的長度，且0≤Y≤L。
該液晶分子26是介電常數為負且各向異性的液晶材料，該共用電極23與像素電極24均採用透明導電材料製成，如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化鋅錫(Indium Zinc Oxide，IZO)等。另外，該多域垂直取向方式液晶顯示器2還包括配向膜、相位補償膜、偏光裝置等，但均未在圖4、圖5和圖6中示出。
該第二基底22上，多條平行排列的柵極線25與多條平行排列的信號線27相互垂直，該柵極線25與信號線27之間設置有絕緣膜(圖未示)，該柵極線25與信號線27間的每一交疊處設置一薄膜電晶體20。該薄膜電晶體20有一源極(圖未示)連接至信號線27，有一閘極(圖未示)連接至柵極線25，該信號線27與薄膜電晶體20上設置有絕緣保護膜(圖未示)，每兩相鄰的柵極線25與信號線27形成的像素區域內設置有像素電極24。
每一像素電極24橫長約為100μm，縱長約為300μm，每一像素電極24上設置有一曲線形第二凸塊221，對應於像素電極24第二凸塊的寬度約為7μm。該共用電極23設置在該第一基底21鄰近液晶分子26一側，該第一凸塊211設置在該共用電極23鄰近液晶分子26一側，且該第一凸塊211與第二凸塊221相互交錯平行排列，即對應於一像素區域，該第一凸塊211為一圓弧形。該第一凸塊211寬約10μm，高約1.5μm。另外，該第一凸塊211與第二凸塊221的橫截面為三角形。
請再參閱圖5，是未加電壓時，該多域垂直取向方式液晶顯示器2所處工作狀態的示意圖。此狀態下，薄膜電晶體為OFF狀態，由於配向膜、第一凸塊211與第二凸塊221的限制，從而，位於第一凸塊211與第二凸塊221間的間隙區域的液晶分子26的取向大致垂直於該第一基底21與第二基底22，位於該第一凸塊211與第二凸塊221附近的液晶分子26的取向大致垂直於該第一凸塊211與第二凸塊221的斜面，由於光沿著液晶分子26的分子軸(即液晶分子之光軸)方向傳輸時，不會產生雙折射，又因為分別設置在該第一基底21與第二基底22的兩偏光裝置的偏光軸相互垂直，所以，此時該多域垂直取向方式液晶顯示器2處於暗態。
請再參閱圖6，是加電壓時，該多域垂直取向方式液晶顯示器2所處工作狀態的示意圖。此狀態下，薄膜電晶體為ON狀態，液晶分子26上施加垂直於第一基底21與第二基底22的電場，由於液晶分子26是介電常數為負且各向異性的液晶材料，電場作用下，該液晶分子26將向與電場方向垂直的方向偏轉，再加上凸塊211與221的限制，使得該第一基底21與第二基底22間的所有液晶分子26的取向大致垂直於該凸塊211與221的斜面。此時，入射光與液晶分子26的分子軸方向存在一定夾角，從而，該入射光的偏振態將發生改變，所以，將有部分光能量從設置在該第一基底的偏光裝置出射，即該多域垂直取向方式液晶顯示器2處於亮態。
由於對應於每一像素區域，該第一凸塊211與第二凸塊221均為圓弧形，即第一凸塊211與第二凸塊221都有連續的彎折角度，從而，當共用電極23與像素電極24上加載電壓時，在垂直於該第一基底21與第二基底22的電場與該第一凸塊211與第二凸塊221的限制下，液晶分子26將傾斜取向於多個連續變化的方向上，所以，無論觀察者從任意角度觀察時，均可觀察到基本相同的畫像效果，表明本實用新型的多域垂直取向方式液晶顯示器2具較佳的視角特性。
又由於該第一凸塊211與第二凸塊221都有多個連續變化的彎折角度，從而，在垂直於該第一基底21與第二基底22的電場與該第一凸塊211與第二凸塊221的限制下，即使位於該第一凸塊211與第二凸塊221附近的液晶分子26也會隨著彎折角度的變化而呈現不同的傾斜取向，即不存在現有技術多域垂直取向方式液晶顯示器中無法產生傾斜取向的分子，也即當該多域垂直取向方式液晶顯示器2處於亮態時，不會存在暗區，因而相較於現有技術的多域垂直取向方式液晶顯示器，本實用新型多域垂直取向方式液晶顯示器2具較佳的畫像品質。
本實用新型多域垂直取向方式液晶顯示器的第二實施方式如第七圖所示，該多域垂直取向方式液晶顯示器3與多域垂直取向方式液晶顯示器2的結構基本相同，不同之處在於該多域垂直取向方式液晶顯示器3中，每一像素區域的第一凸塊311與第二凸塊321均為「S」形曲線。
另，與第一實施方式的曲線類似，該「S」形曲線可滿足如下函數X＝A sin(πY/2L)其中，X、Y分別為水平方向與垂直方向的變量，A為第一凸塊311與第二凸塊321的水平間距，L為該像素區域的長度，且0≤Y≤L。
圖7是加電壓時，該多域垂直取向方式液晶顯示器3所處工作狀態的示意圖。由於該多域垂直取向方式液晶顯示器3中，每一像素區域的第一凸塊311與第二凸塊321均為「S」形，即第一凸塊311與第二凸塊321都有連續的彎折角度，且與多域垂直取向方式液晶顯示器2的第一凸塊211與第二凸塊221相比，具有更多的彎折角度，從而，液晶分子36可傾斜取向於更多方向，所以，與多域垂直取向方式液晶顯示器2相比，該多域垂直取向方式液晶顯示器3具更寬廣的視角特性。
本實用新型多域垂直取向方式液晶顯示器的第三實施方式如圖8所示，該多域垂直取向方式液晶顯示器4與多域垂直取向方式液晶顯示器2的結構基本相同，不同之處在於該多域垂直取向方式液晶顯示器4中，每一像素區域的第一凸塊311與第二凸塊321均為多個「S」形組成的波浪形。
另外，與第一實施方式的曲線類似，該「S」形曲線可滿足如下函數X＝A sin(πY/(nL))其中，X、Y分別為水平方向與垂直方向的變量，A為第一凸塊411與第二凸塊421的水平間距，L為該像素區域的長度，n為大於或者等於1的整數，且0≤Y≤L。
圖8是加電壓時，該多域垂直取向方式液晶顯示器4所處工作狀態的示意圖。由於該多域垂直取向方式液晶顯示器4中，每一像素區域的第一凸塊411與第二凸塊421均為多個「S」形組成的波浪形，即第一凸塊411與第二凸塊421都有連續變化的彎折角度，且與多域垂直取向方式液晶顯示器2的第一凸塊211與第二凸塊221相比，具有更多的彎折角度，從而，液晶分子46可傾斜取向於更多方向，所以，與多域垂直取向方式液晶顯示器2相比，該多域垂直取向方式液晶顯示器4具更寬廣的視角特性。
但是，本實用新型多域垂直取向方式液晶顯示器並不限於該實施方式所述，例如該基底可採用玻璃或二氧化矽製成；該絕緣膜可採用氧化矽或氮化矽等絕緣材料製成；該柵極線與信號線系採用金屬導電材料製成；該多域垂直取向方式液晶顯示器的配向膜既可同時設置在第一基底與第二基底上，也可僅設置在第一基底或第二基底上；該曲線可為圓弧形等。
權利要求1.一種多域垂直取向方式液晶顯示器，其包括相對設置的第一基底與第二基底、設置在該第一基底與第二基底之間的液晶層、分別設置在該第一基底與第二基底上且相互平行交錯排列的第一凸塊與第二凸塊，其特徵在於該第一凸塊與第二凸塊都是曲線形。
2.如權利要求1所述的多域垂直取向方式液晶顯示器，其特徵在於該對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊均為圓弧形。
3.如權利要求1所述的多域垂直取向方式液晶顯示器，其特徵在於該對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊均為「S」形。
4.如權利要求1所述的多域垂直取向方式液晶顯示器，其特徵在於該對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊均為多個「S」形組成的波浪形。
5.如權利要求1所述的多域垂直取向方式液晶顯示器，其特徵在於該對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊的形狀均為滿足如下函數的曲線X＝Asin(πY/(nL))其中，X、Y分別為水平方向與垂直方向的變量，A為第一凸塊與第二凸塊的水平間距，L為該像素區域的長度，n為大於0的整數，且0≤Y≤L。
6.一種多域垂直取向方式液晶顯示器，其包括相對設置的第一基底與第二基底、設置在該第一基底與第二基底之間的液晶層、分別設置在該第一基底與第二基底上且相互平行交錯排列的第一凸塊與第二凸塊，其特徵在於該第一凸塊與第二凸塊都具有連續變化的彎折角度。
7.如權利要求6所述的多域垂直取向方式液晶顯示器，其特徵在於該對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊均為圓弧形。
8.如權利要求6所述的多域垂直取向方式液晶顯示器，其特徵在於該對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊均為「S」形。
9.如權利要求6所述的多域垂直取向方式液晶顯示器，其特徵在於該對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊均為多個「S」形組成的波浪形。
10.如權利要求6所述的多域垂直取向方式液晶顯示器，其特徵在於該對應於每一像素區域的第一凸塊與第二凸塊均為滿足如下函數的曲線X＝Asin(πY/(nL))其中，X、Y分別為水平方向與垂直方向的變量，A為第一凸塊與第二凸塊的水平間距，L為該像素區域的長度，n為大於0的整數，且0≤Y≤L。
專利摘要一種多域垂直取向方式液晶顯示器，其包括相對設置的第一基底與第二基底、設置在該第一基底與第二基底之間的液晶層、分別設置在該第一基底與第二基底上且相互平行交錯排列的第一凸塊與第二凸塊，其中第一凸塊與第二凸塊都是曲線形或者都具有連續變化的彎折角度。本實用新型的多域垂直取向方式液晶顯示器具有較佳的視角特性與畫像品質。
文檔編號G02F1/133GK2735378SQ200420083978
公開日2005年10月19日 申請日期2004年9月6日 優先權日2004年9月6日
發明者陳鵲如, 彭家鵬, 楊秋蓮 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