CN1252532A - 具有宽视角的液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

一种垂直排列型液晶显示器。在下基底上并行形成了栅极线和存储线,以及作为存储线分支形成的存储电极和覆盖图案。存储电极与在上基底上的公共电极上形成的开口部图案相重叠。覆盖图案位于像素电极与数据线之间,以防止漏光。这样就可增加上基底和下基底的误差限度及增加开口率,并且可修复明像素缺陷。另外,还可防止因数据线电压所引起的漏光。

Description

具有宽视角的液晶显示器
本发明涉及一种具有宽视角的液晶显示器，更具体地说，涉及一种通过在电极中形成小孔图案的方法，实现扩大视角的液晶显示器。
典型地，液晶显示器(LCDs)包含两个基底，和插入两个基底之间的液晶层。光线的透射率是由施加到液晶层上的电场强度所控制。
其中，在垂直排列(vertically aligned；VA)型的液晶显示器中，液晶分子呈类回归线取向，其中分子的长轴垂直于基底。这种结构在没有向液晶层施加电场的状态下可完全遮断光线的透过，几乎完全处于“关”状态。在正常黑模式(normally black mode)中，因为在关闭(off)状态时的明亮度相当低，所以与传统的扭曲向列液晶显示器相比，可获得更高的反差比。但是，在“on”状态，当一定值以上的电场施加在电极之间时，因液晶分子的倾斜方向不规则，使上部或下部偏振膜的偏振方向与液晶分子的长轴方向相一致。这种现象发生时，液晶分子不能旋转光的偏振方向。所以光线便被偏振膜全部遮断掉。LCD的这些部分会显出黑色，使得影像品质降低。为了解决这种问题，已经提出了许多使电极图案化的方法。在美国专利5,136,407中，Clere提出，在基底的电极上形成线形开口的方法。在美国专利5,309,264中，Lien提出，在一侧基底的透明电极上形成“X”字形开口的方法。
但是，为了维持像素的储存电容，有时也利用存储线或栅极线，当利用栅极线时，因栅极线上施加有一定的电压，所以在栅极上部的像素电极上形成的开口会在栅极线与公共电极之间形成电场，且通过移动液晶材料，会发生漏光的问题。因此，电极开口的设计会受到限制，从而很难设计出具有大的对齐边(align margin)的电极图案。另外，在环形栅极结构中，因像素电极与数据线或栅极线发生短路，不仅会造成像素总是停留在白状态的高像素缺陷(high pixel defect)，而且还很难修复。另外，在形成有栅极线的部分，因光线无法透过，所以开口率也低。
本发明为了解决上述诸问题而提出。
本发明的目的在于提供允许较大像素对准的边的电极图案设计。
本发明的另一目的是提供一种可修复高像素缺陷的方法。
本发明的另一目的是增加开口率。
根据本发明的液晶显示器包括：第一栅极板，形成于下基底上；第一存储线，形成于下基底上；数据线，形成于下基底上，并与第一栅极线以及第一存储线上绝缘交叉；像素电极，形成于下基底上，与第一存储线以绝缘交叉；公共电极，形成于上基底上，以一开口将像素电极分成若于段。
在此，像素电极的外边缘凸凹不平，形成于公共电极的开口形状取决于本发明。
存储线可由存储电极和/或覆盖图案以增加存储电容。
覆盖图案可覆盖相邻的像素电极或数据线，或是仅在像素电极和数据线的周围，在它们之间保持均匀的距离。
下面结合附图描述本发明的优选实施例。附图中：
图1A是表示根据本发明第一实施例的液晶显示器下基底的部分平面图；
图1B是表示根据本发明第一实施例，形成于液晶显示器上基底的开口的部分平面图；
图1C是表示根据本发明第一实施例的液晶显示器的部分平面图；
图2至图9是分别表示根据本发明第二至第九实施例的液晶显示器的部分平面图。
下面参照附图对本发明的优选实施例做详细说明。本发明可以有许多不同的形式，并不局限于这里提出的实施例。在图中，对层的厚度和区域进行放大以便更清淅。全文中类似数字表示类似的元件。应该理解的是当元件，如层，区域或基底指定是“在”另一元件上，可能是它直接在另一元件上，也可能存在居中的元件。不同的是，当一个元件指定是“直接在”另一元件上，就没有居中的元件了。
图1A、1B、1C分别表示根据本发明第一实施例的液晶显示器下基底的部分平面图、形成于液晶显示器上基底的公共电极上的开口的示意图和装配状态中的两个基底的部分平面图，假定出现在图中的提供于基底的整个表面上，而不只是示于图中的一个或两个。
如图1A所示，在下基底上具有单向延伸的栅极线11和存储线12。存储电极121垂直于栅极线11和存储线12，存储电极121是存储线12的分支。存储电极121具有突出部124，它们从存储电极121沿与存储电极121纵轴相反的方向向外形成。相邻的突出124之间有均匀的距离。尽管存储线12一般具有与形成于基底上的公共电极相同的电压，但也可具有另一电压。而且当只用存储线12也能确保充足的存储电容时，也可以不形成存储电极121。栅极线11，存储线12及存储电极121，最好是通过光刻技术在下基底上一次形成。
与栅极线11及存储线12绝缘的数据线13，垂直栅极线11和存储线12形成。在由相邻的两条栅极线11与数据线13所定义的像素区域内，布置有与多个与存储电极121绝缘的像素电极14，像素电极14基本上是带圆角的方形。存储电极121的纵轴穿过像素电极14的中央。存储电极121的突出部124位于各方形像素电极14的中心。对于穿透型液晶显示器，像素电极14可以用ITO(indium tin oxide)(氧化铟锡)形成，对于反射型液晶显示器，像素电极14可以用铝(Al)形成。
在数据线13之间的栅极线11上，形成有栅极线补助图案18，栅极线补助图案18在栅极线11断开的情况下，用于修补栅极线11。如果一个栅极发生断开时，可使用激光(laser)使断开的两端与栅极线补助图案18进行短路连接。也可以在把栅极线补助图案18的两端预连接到栅极线11后，将栅极线补助图案18提供于LCD中。栅极线补助图案18可以在相同层上形成，并且使用与数据线13或像素电极14相同的材料。
图1B显示形成于上基底的公共电极上的开口部图案15。开口部图案15具有连接交叉的十字形状16，它们在孔15的两侧以与孔15的纵轴相反的方向向外延伸。形状16延伸一预定的距离，越向形状16的末端越窄，在末端处形成一点。以这种形状形成开口部图案15，是为了使开口部图案15的周边更平滑，因为这种平滑的周边会使液晶分子的排列更均匀，从而使液晶分子的反应更快。这也是像素电极14形成有圆边的原因。所以，无论像素电极14与开口部图案15采用什么样的形状，像素电极14与开口部图案15的周边最好是直线或带有钝角的曲线。
图1C显示装配时的上基底及下基底。装配时，存储线12与开口部图案15的一个形状16的纵轴重叠。剩余的形状16与存储电极121的突出124重叠，使形状16的中心与突出124的中心相对齐。因此，把方形的像素电极14分割成四个片段。此时，像素电极14的外边缘和由开口部图案15所分割的像素电极14的区域，最好是成封闭回路，从而在每个像素电极14中形成多个段。另外，由孔15的形状16确定的像素电极14的一段中的液晶分子的长轴与像素电极14相邻段的液晶分子的长轴成90°。如果像素电极14形成为完美的方形，且偏振膜垂直排列，从上看，像素电极14每段内的液晶分子的长轴与偏振膜的光轴成45°。因此，可以得到较宽的视角。
如上所述，由于存储电极121连接到存储线12上，可向存储电极121施加公共电压。因此存储电极121与公共电极之间不产生电场，所以即使在存储电极121上部形成开口部，也不会发生漏光现象。
另外，因没有栅极环，所以大幅降低对形成图案的限制。因此，如上所述，有可能在上基底的公共电极上形成具有多个形状16的孔15，而且可以形成多个相连接的具有圆边的方形像素电极。所以，增加了形成开口部图案15的光蚀刻工序的误差限度。此外，形成为闭环的像素电极14的各段的周边减少了不均匀的结构(其中，液晶分子的排列不均匀)。另外，由于开口部图案15可形成得足够大，在完全将像素电极14分割成段后，还剩余一定长度，所以，虽然组装下基底与上基底时发生不对齐的情形，但因像素电极14各分段边缘仍然形成封闭回路，所以增加了排列误差限度。
另外，沿着过去因形成的电场强度微弱，所以图像显示暗部分的开口部图案15，形成了存储电极121，从而最大限度地降低了为确保储存电压而减少开口率情况。
最后，可将明像素缺陷转化成暗像素缺陷，利用激光融化工序将发生缺陷的像素电极14与存储线12短路。接着，用激光融化工序切断与栅极11或数据线13短路的部分，使其转变成比明像素缺陷的负作用小的暗像素缺陷(off pixel defect)。
图2是表示根据本发明第二实施例的LCD的平面图。
在第二实施例中，增加了与存储线12相连接的第一覆盖图案122及第二覆盖图案123。这些覆盖图案最好与栅极线和存储线同时用相同的材料制成。第一覆盖图案122和第二覆盖图案123最好是以与数据线13相同方向覆盖像素电极14和数据线13。第一覆盖图案122和第二覆盖图案123在与栅极线11接触前结束。第一覆盖图案122和第二覆盖图案123与数据线13的一部分重叠，以增加形成于覆盖图案122和123和数据线13之间的电容。
第一覆盖图案122及第二覆盖图案123降低数据线13与公共电极之间的电场，从而防止液晶分子受到该电场的影响，同时，第一覆盖图案122和第二覆盖图案123扮演一种遮光膜(black matrix)作用，从而最大限度地减少漏光。另外，第一覆盖图案122及第二覆盖图案123会增加存储电容。
图3是表示根据本发明第三实施例的LCD的部分平面图。
第三实施例与第二实施基本相同，只是除去了存储电极121。
当只以存储线及第一覆盖图案122和第二覆盖图案123能够确保充足的储存电容时，可以不形成存储电极121，从而可增加开口率。
图4是表示根据本发明第四实施例的LCD的部分平面图。
第四实施例与第二实施例基本相同，只是形成第一覆盖图案122及第二覆盖图案123时，没有与像素电极14的任何部分重叠。
这是为了在形成第一覆盖图案122和第二覆盖图案123的照像(photoshot)及形成像素电极14的照像时，即使产生整列误差，也使储存电容不发生大幅度的变化，从而防止针(stitch)状缺陷。
图5是表示根据本发明第五实施例的LCD的上下基底的平视图。
第五实施例与第四实施例基本相同，只是第一覆盖图案122和第二覆盖图案123的周边是弯曲的，以响应像素电极14的周边的曲线。从而保持了第一覆盖图案122和第二覆盖图案123平共与像素电极14之间的均匀间距。
这使得第一覆盖图案122和第二覆盖图案123与像素电极14之间产生的电场均匀分布。从而使该均匀电场对由像素电极14与公共电极之间产生的电场产生影响，对称地作用在每个由开口部图15所确定的像素电极14的所有段上。
图6是表示根据本发明第六实施例的LCD的部分平面图。
第六实施例与第一实施例相比，进一步包括一第二存储线16，形成存储电极121上，第二存储线形成于一个突出124的位置中，与第一存储线12平行。第二存储线16与第一存储线12形成于同一层上。存储线12和16的数目，根据需要可进一步增加。第二存储线是作为故障保护提供的。
这样，即使存储线12、16中的一个断开，这种结构使LCD也能正常启动。
图7是表示依据本发明第七实施例的LCD的部分平面图。
第一栅极线71和第二栅极76形成于基底上，栅极线71，76通过连接器77连接。此时，为了防止开口率的减小，第二栅极线76最好是与形成于上基底的公共电极中的开口部图案15重叠。存储线72平行于栅极线71和76，且与开口部图案15相重叠。其它LCD的元件与图1C中的第一实施例中的相同。
其中，储存电容是利用第二栅极线76得到的，而存储线72是用以修复明像素缺陷的。
图8是表示根据本发明第八实施例的LCD的部分平面图。
在第八实施例中，有一像素电极84，它具有第一孔841。第一孔841形成连接交叉的十字形，排列成一条线，具越离开每个交叉的中心，宽度越窄。并且，侧边的中心处被切断，离侧边中心越近其宽度变得越窄的方形环的第二开口部图案85，形成于公共电极上。其它元件在结构上与第一实施例所描述的相同，第一和第二覆盖图案122和123与第四实施例相同。
这样，可在原来因第一开口部图案841而显示暗的区域中，形成存储电极121。并形成存储电容，从而最大限度地降低开口率的下降，同时，通过覆盖图案122和123降低数据线13与公共电极之间产生的电场，使液晶分子免受该电场的影响，覆盖图案122和123同时起到一种遮光膜的作用，从而使光泄漏最少。而且，覆盖图案122和123增加了存储电容。
同时，通过存储电极121与第一存储线12相连接的第二存储线(未图示)与第一存储线并行形成于同一层上。另外，第一及第二开口部图案841，85可以形成其它形状。
图9是表示根据本发明第九实施例的LCD的部分平面图。
栅极线11，数据线13及栅极线补助图案18与第一实施例具有相同的结构。但是，像素电极94和公共电极的开口部图案的结构与第一实施例不同，存储线也与第一实施例的存储线12不同。
穿过像素电极94，从像素电极94左边界，以斜线方向将近延伸到其右边界的第一及第二下基底开口部951，952，关于像素电极的中心对称形成。第三下基底开口部96从右边界水平延伸到像素电极94中一预定距离。第一及第二下基底开口部951，952，从左侧边越向右侧边，其间距越大。存储线92形成于与栅极线11相同的层上，并与像素电极94相重叠。此时，存储线92不是直的，而是有一定的角度，并具有分支921。
在公共电极上，形成有以斜线方向伸展，并上下对称的第一和第二上基底开口部97，98，以及中间被折的第三上基底开口部99。第三开口部99与第一及第二开口部97，98以等距离相对。在第一及第二上基底开口部97，98上，分别有沿垂直方向(图9)伸展的分支开口部971，981。在第三上基底开口部99上有从两端部分别沿垂直方向伸展的两个垂直分支开口部991，以及在中间沿水平方向突出的分支开口部992。此时，垂直开口部971，981，991，在像素电极94的周边上。
在整列上下基底的状态下，像素电极的开口部图案951，952，96与公共电极的开口部图案97，98，99，971，981，991，992相互交替排列。存储线92与第三上基底开口部99相重叠，分支电极921也与第三上基底开口部99相重叠。
如上所述，根据本发明的LCD增加了上下基底的排列误差限度及增加开口率。并且可修复明像素缺陷。另外，也可以防止因数据线电压所引起的漏光现象。
在附图和说明中，已披露了本发明的典型实施例。尽管包含了具体的项，它们仅用于描述而非限制性的，本发明的范畴由以下权利要求书提出。

Claims (36)

1.一种液晶显示器，其中，在没有施加电场的状态下，液晶分子的长轴与上述基底成垂直排列，该液晶显示器包括：
一第一栅极线，其形成于一下基底上；
一第一存储线，其形成于上述下基底上；
一数据线，形成于上述下基底上，与上述第一栅极线绝缘交叉；
一像素电极，形成于上述下基底上，与上述第一存储线绝缘交叉；和
一公共电极，形成于一上基底上，并具有把上述像素电极分割成多个段的开口部图案。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，上述像素电极的外边缘部分为高低不平的。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，上述开口部图案的外边缘与上述像素电极的边缘线被折或弯曲成钝的。
4.如权利要求3所述的液晶显示器，其中，被上述开口部图案分割的上述像素电极的各段形成闭合回路。
5.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，上述像素电极的高低不平的外边缘为水平对称，而且上述公共电极的开口部图案对像素电极做对称性分割。
6.如权利要求5所述的液晶显示器，其中，进一步包含一存储电极，它连接到第一存储线上，并与开口部图案相重叠。
7.如权利要求6所述的液晶显示器，其中，上述开口部图案还包括多个形状，沿与开口部图案相反的方向延伸，在其末端逐渐变窄成为一点，且沿开口部图案的长度方向以均匀间隔放置。
8.如权利要求7所述的液晶显示器，其中，上述存储电极进一步包括突出，它以与存储电极纵轴相反的方向延伸，突出的中心对应于孔图案的形状的中心。
9.如权利要求6所述的液晶显示器，其中，进一步包含一第二栅极线，与第一栅极线平行形成于同一层上，并与存储电极短路交叉。
10.如权利要求9所述的液晶显示器，其中，进一步包含一栅极线补助图案，其形成于上述相邻两数据线之间的第一栅极线的上部。
11.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，进一步包含一栅极线补助图案，其形成于上述相邻两数据线之间的第一栅极线的上部。
12.如权利要求11所述的液晶显示器，其中，上述栅极线补助图案形成于数据线所在的层上，并由与数据线相同的材料所构成。
13.如权利要求11所述的液晶显示器，其中，上述栅极线补助图案形成于像素电极所在的薄层上，并由与像素电极相同的材料所构成。
14.如权利要求11所述的液晶显示器，其中，上述栅极线补助图案的两端，通过接触口与第一栅极线连接。
15.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，进一步包含一第一及第二覆盖图案，是第一存储线的分支。
16.如权利要求15所述的液晶显示器，其中，上述第一及第二覆盖图案局部地与像素电极和数据线相重叠。
17.如权利要求15所述的液晶显示器，其中，上述第一及第二覆盖图案仅与数据线局部相重叠。
18.如权利要求15所述的液晶显示器，其中，上述第一及第二覆盖图案的外周边，沿着像素电极的外边缘而形成凹凸状，以在上述覆盖图案和像素电极和数据线之间保持均匀的间隔。
19.如权利要求15所述的液晶显示器，其中，进一步包含一栅极线补助图案，其形成于上述相邻两数据线之间的第一栅极线的上部。
20.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，进一步包括，与上述第一栅极线并排形成，且一部分与上述像素电极相重叠的第二栅极线，以及用以连接第一及第二栅极线的连接器。
21.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，上述像素电极是用ITO(氧化铟锡)形成。
22.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，在上述存储线上，施加与上述公共电极相同的电压。
23.如权利要求1所述的液晶显示器，其中，上述第一存储线与开口部图案重叠。
24.如权利要求23所述的液晶显示器，其中，进一步包含一存储电极，其为第一存储线的分支，并与上述开口部图案重叠。
25.一种液晶显示器，当不施加电场时，液晶分子的长轴设置成与一基底垂直，该液晶显示器包括：
一第一栅极线，其形成于一下基底上；
一第一存储线，其形成于上述下基底上；
一数据线，形成于上述下基底上，其与上述第一栅极线绝缘交叉；
一像素电极，形成于上述下基底上，其与上述第一存储线绝缘交叉，并具有一第一开口部图案；及
一公共电极，其形成于上基底上。
26.如权利要求25所述的液晶显示器，其中，上述公共电极上形成有第二开口部图案，上述第一开口部图案与第二开口部图案交替排列，并且上述第一开口部图案的边缘与第二开口部图案边缘相邻接。
27.如权利要求26所述的液晶显示器，其中，上述第二开口部图案为方环状，上述第一开口部图案，在上述第二图案相面对的两边之间，以离中心越远，其宽度越窄的多个十字形交叉以直线排列的形状形成。
28.如权利要求25所述的液晶显示器，其中，进一步包含一存储电极，其为上述第一存储线的分支，并与上述第一开口部图案相重叠。
29.如权利要求28所述的液晶显示器，其中，上述存储电极进一步包括，具有与每个第一开口部图案的十字形中心相重叠部分的中心的突出部。
30.如权利要求25所述的液晶显示器，其中，进一步包含一第二存储线，其并排形成于上述第一存储线所在的层上，并与上述存储电极短路交叉。
31.如权利要求25所述的液晶显示器，其中，进一步包含一栅极线补助图案，其形成于上述相邻的两个数据线之间的第一栅极线的上部。
32.如权利要求26所述的液晶显示器，其中，上述第一存储线与上述第一或第二开口部图案部分重叠。
33.如权利要求26所述的液晶显示器，其中，进一步包含一存储电极，其为上述第一存储线的分支，并有一部分与第一或第二开口部图案重叠。
34.如权利要求25所述的液晶显示器，其中，
上述第一开口部图案包括一第一及第二下基底开口部，其从上述像素电极的第一边向第二边斜向伸展，并相互对称，及一第三下部板基开口部，其从上述第二边向上述第一边伸展；
其中，上述公共电极上形成有第二开口部图案，该第二开口部图案包括一以斜向伸展，且相互对称的第一及第二上基底开口部和中间被折，并且与上述第一及第二上基底的开口部等距离相对的第三上基底开口部；
其中，上述第一开口部图案与上述第二开口部图案为交替排列；和
其中，上述第一存储线与上述第二开口部图案至少有一部分相重叠。
35.如权利要求34所述的液晶显示器，其中进一步包括，与上述第二开口部图案相重叠的分支电极，并且上述分支电极与上述第一存储线相连接。
36.如权利要求34所述的液晶显示器，其中，上述第二开口部图案包括，与上述像素电极的边相重叠的分支开口部。
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