專利名稱：具有多個區(qū)域的共平面開關(guān)模式液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及共平面開關(guān)模式(in-plane switching mode)液晶顯示裝置，具體涉及其中像素分成至少三個區(qū)域(domain)的共平面開關(guān)模式液晶顯示裝置，以便改善視角特性、補償顏色偏移問題。
背景技術(shù)：
近年來，由于采用諸如移動電話、PDA(個人數(shù)字助理)、筆記本電腦等便攜式電子裝置，因此，積極地開發(fā)了各種平板顯示裝置，例如，PDP(等離子體顯示板)、FED(場發(fā)射顯示器)、VFD(真空熒光顯示器)和液晶顯示裝置等。這些平板顯示裝置中，其中主要應(yīng)用的是液晶顯示裝置，其原因是，液晶顯示裝置能夠批量生產(chǎn)，具有高清晰度和有效的驅(qū)動方法。
液晶顯示裝置按照液晶分子的對準(zhǔn)方式可以分成各種顯示模式。TN模式液晶顯示裝置，由于具有有效的黑色(black)模式、快速響應(yīng)時間和低驅(qū)動電壓，因而成為主要應(yīng)用的液晶顯示裝置。但是，在該TN模式液晶顯示裝置中，在加電場時，液晶分子按垂直于基板的方向?qū)?zhǔn)。因此，在加驅(qū)動電壓時，存在視角窄的問題。
為了克服該問題，已經(jīng)開發(fā)了一些具有寬視角特性的液晶顯示裝置，例如共平面開關(guān)模式液晶顯示裝置(IPS)。IPS模式液晶顯示裝置中，加電場時，液晶分子按平行于基板的方向?qū)?zhǔn)。因此，液晶分子按平行于基板表面的方向?qū)?zhǔn)，結(jié)果，改善了視角特性。
圖1示出了IPS模式液晶顯示裝置的原理。
如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)的IPS模式液晶顯示裝置中，液晶層30的液晶分子32的對準(zhǔn)方向是與柵極線的延長方向成一預(yù)定角度。如圖1A和1B所示，不加電場時(電場斷開狀態(tài)下)，液晶分子沿對準(zhǔn)方向?qū)?zhǔn)。
但是，IPS模式液晶顯示裝置中，存在顏色沿視角偏移的問題。如圖1C所示，加電場時，第一基板10附近的液晶分子按平行于柵極線延長方向的方向?qū)?zhǔn)，第二基板20附近的液晶分子按相對于柵極線成90度到180度角的方向?qū)?zhǔn)，所以，液晶分子從第一基板10扭曲到第二基板20。因此，視角方向X和Y中的顏色沿著觀察方向偏移成藍(lán)色和黃色，如圖1C所示，結(jié)果，圖像質(zhì)量損壞。為了克服該問題，開發(fā)了如圖2所示的IPS模式液晶顯示裝置(韓國專利申請No.1996-23115)。該IPS模式液晶顯示裝置中，用柵極線1和數(shù)據(jù)線3限定的像素分成兩個區(qū)域。也就是說，用分別連接到公共電極5和像素電極7的公共線6和像素電極線8將像素分成兩個區(qū)域I，II。
在像素中，位于柵極線1和數(shù)據(jù)線3的交叉點的薄膜晶體管15包括柵極16、半導(dǎo)體層17、源極18和漏極19。來自外部驅(qū)動器的信號經(jīng)薄膜晶體管加到像素電極7，因此，液晶層中加平行于基板表面的電場。
按數(shù)據(jù)線3的延長方向形成對準(zhǔn)方向(即，研磨方向)。而且，第一區(qū)域I中的公共電極5和像素電極7的延長方向與第二區(qū)域II中的公共電極5和像素電極7的延長方向不同。具體地說，公共電極5和像素電極7設(shè)置成傾斜于柵極線1，分別位于第一區(qū)域I和第二區(qū)域II中的公共電極5和像素電極7以公共線6為中心對稱地設(shè)置。因此，第一區(qū)域和第二區(qū)域中的色移相互補償，因此，可以防止像素中的色移。
但是，在具有兩個區(qū)域的該IPS模式液晶顯示裝置中，視角特性的改善受到限制。具有兩個區(qū)域的IPS模式液晶顯示裝置與陰極射線管比較，具有例如視角特性低和色移問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種具有多個區(qū)域的共平面開關(guān)模式液晶顯示裝置，以改善視角特性和防止色移。
為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的IPS模式液晶顯示裝置包括由多條柵極線和多條數(shù)據(jù)線限定的多個像素，像素包括第一部分和第二部分；每個像素中的開關(guān)元件；在像素中基本上平行設(shè)置的至少一對電極，以形成平行電場，在第一和第二部分中的至少一個部分中，電極彎曲并彼此對稱。
第一部分包括第一區(qū)域，該區(qū)域中的電極按與X軸方向成一預(yù)定角度的方向設(shè)置；第二區(qū)域，該區(qū)域中的電極以X軸方向為中心，與第一區(qū)域中的電極對稱。這時，角度大約是5-45度，第一部分中的對準(zhǔn)方向基本上平行于X軸方向。而且，第二部分包括第三區(qū)域，該區(qū)域中的電極按與Y-軸方向成一預(yù)定角度的方向設(shè)置；第四區(qū)域，該區(qū)域中的電極以Y-軸方向為中心，與第三區(qū)域中的電極對稱。這時，角度大約是5-45度，第二部分中的對準(zhǔn)方向基本上平行于Y-軸方向。
公共電極可以設(shè)置在第一基板或鈍化層上，像素電極可以設(shè)置在柵極絕緣層或鈍化層上。而且，公共電極和像素電極可以用不透明金屬或透明的導(dǎo)電材料形成。


通過參見結(jié)合附圖所做的詳細(xì)說明可以更充分地理解本發(fā)明。其中圖1A-1D示出了現(xiàn)有技術(shù)共平面開關(guān)模式液晶顯示裝置的基本驅(qū)動方法示意圖；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)IPS模式液晶顯示裝置的兩個區(qū)域結(jié)構(gòu)平面圖；圖3示出了按照本發(fā)明第一實施例的IPS模式液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了沿圖3中I-I’線剖開的剖視圖；圖5A-5C示出了按照本發(fā)明的IPS模式液晶顯示裝置的另外結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了按照本發(fā)明第二實施例的IPS模式液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出了按照本發(fā)明第三實施例的IPS模式液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
圖3示出了按照本發(fā)明第一實施例的IPS模式液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)平面圖。這時，為了便于說明在圖中只示出一個像素。
如圖3所示，像素用柵極線101和數(shù)據(jù)線103限定，薄膜晶體管設(shè)置在像素中，薄膜晶體管包括柵極116，連接到柵極線101用于供給掃描信號；半導(dǎo)體層117，設(shè)置在柵極116上，并且可以用掃描信號激活以形成溝道；在半導(dǎo)體層117上的源極118和漏極119。
像素中設(shè)置公共電極105a、105b和像素電極107a、107b，以形成平行于基板表面的電場。公共電極105a、105b和像素電極107a、107b分別連接到設(shè)置在像素中心區(qū)的公共線106和像素電極線108。這時，公共線106和像素電極線108相互交疊以產(chǎn)生存儲電容。
像素分成四個區(qū)域。在上部分A中的公共電極105a和像素電極107a沿著柵極線101的延長方向設(shè)置，而在下部分B中的公共電極105b和像素電極107b沿著數(shù)據(jù)線103的延長方向設(shè)置。
而且，在部分A和部分B中的公共電極105a、105b和像素電極107a、107b按預(yù)定角度彎曲。也就是說，在第一區(qū)域I中的公共電極105a和像素電極107a設(shè)置成與第二區(qū)域II中的公共電極105a和像素電極107a成一預(yù)定角度。而且，第三區(qū)域III中的公共電極105b和像素電極107b設(shè)置成與第四區(qū)域IV中的公共電極105b和像素電極107b成一預(yù)定角度。
如上所述，公共電極105a、105b和像素電極107a、107b按預(yù)定角度彎曲，所以，像素可以分成四個區(qū)域。這時，柵極線101和數(shù)據(jù)線103按與公共電極105a、105b和像素電極107a、107b相同的角度彎曲。
如圖3所示，按X軸方向形成部分A中定向?qū)拥膶?zhǔn)方向，公共電極105a和像素電極107a以X軸方向為中心按5-45度的角度對稱。因此，當(dāng)供給信號形成平行電場時，第一區(qū)域I中的液晶分子與第二區(qū)域II中的液晶分子按相反的方向扭曲。結(jié)果，第一區(qū)域I和第二區(qū)域II中的視角相互補償。
而且，按Y軸方向形成部分B中定向?qū)拥膶?zhǔn)方向，公共電極105b和像素電極107b以Y軸方向為中心按5-45度的角度對稱。因此，當(dāng)供給信號形成平行電場時，第三區(qū)域III中的液晶分子與第四區(qū)域IV中的液晶分子按相反的方向扭曲。結(jié)果，第三區(qū)域III和第四區(qū)域IV中的視角相互補償。
按照本發(fā)明，如上述的，像素包括四個區(qū)域I、II、III、和IV。公共電極105a、105b和像素電極107a、107b分別在部分A和部分B中對稱。而且，部分A中的對準(zhǔn)方向與B中的對準(zhǔn)方向不同。部分A中的對準(zhǔn)方向基本上垂直于部分B中的對準(zhǔn)方向。
通過研磨工序、光學(xué)對準(zhǔn)工序和離子對準(zhǔn)工序形成部分A和部分B中的對準(zhǔn)方向。為了在部分A和部分B中形成垂直的對準(zhǔn)方向，在部分A和部分B中淀積相同的對準(zhǔn)材料，然后，部分A和部分B用單獨的對準(zhǔn)工序分別沿垂直的方向?qū)?zhǔn)(單次淀積工序和兩次對準(zhǔn)工序)。而且，在部分A和部分B中淀積不同的材料(比如，一種對準(zhǔn)材料具有平行于對準(zhǔn)工序方向的對準(zhǔn)方向，另一種對準(zhǔn)材料具有垂直于對準(zhǔn)工序方向的對準(zhǔn)方向)，然后，通過單次對準(zhǔn)工序?qū)Σ糠諥、B進(jìn)行對準(zhǔn)，以形成垂直的對準(zhǔn)方向(兩次淀積工序和單次對準(zhǔn)工序)。
參見圖4，柵極116和公共電極105形成在第一基板130上，柵極絕緣層132形成在第一基板130的整個面積上。半導(dǎo)體層117形成在柵極絕緣層132上，源極118和漏極119形成在半導(dǎo)體層117上。而且，在絕緣層上，形成平行于公共電極105的像素電極107。
公共電極105和柵極116是用例如金屬Cu、Mo、Ta、Cr、Ti、Al和Al合金形成的單金屬層或多金屬層。用噴鍍工藝或真空蒸發(fā)工藝淀積金屬，然后用光刻工藝腐蝕。而且，像素電極107、源極118和漏極119是用例如金屬Cr、Mo、Ta、Cu、Ti、Al和Al合金形成的單金屬層或多金屬層。用噴鍍工藝或真空蒸發(fā)工藝淀積金屬，然后用光刻工藝腐蝕。
在與第一基板130相對的第二基板140上形成黑色矩陣142和濾色片層144。黑色矩陣142形成在像素之間對應(yīng)薄膜晶體管的區(qū)域中，以阻擋透過此處的光。液晶材料設(shè)置在第一基板130與第二基板140之間，形成液晶層。
附圖中沒有示出，定向?qū)有纬稍诘谝换?30和第二基板140上。而且，可以在第二基板140上形成覆蓋層，以保護(hù)濾色片層144，提高第二基板140的平整度。
在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，用不透明的金屬形成的公共電極105a、105b和像素電極107a、107b分別淀積在第一基板130上和柵極絕緣層132上。但是，本發(fā)明也可以用于各種結(jié)構(gòu)。圖5A-5C示出了按本發(fā)明的該實施例的其他例子。這時，這些例子的平面結(jié)構(gòu)與圖3所示的平面結(jié)構(gòu)基本上一致。
在圖5A所示的IPS模式液晶顯示裝置中，用例如Cu、Mo、Ta、Cr、Ti、Al和Al合金的不透明金屬形成的公共電極105形成在第一基板130上，用例如ITO(銦錫氧化物)和IZO(銦鋅氧化物)的透明導(dǎo)電材料形成的像素電極107形成在鈍化層134上。該結(jié)構(gòu)中，要在鈍化層134中形成接觸孔，以連接薄膜晶體管的漏極119和像素電極107。而且，在鈍化層134上還形成像素電極線108(如圖3所示)。附圖中沒有示出，在柵極絕緣層132上淀積金屬層，用于形成存儲電容的該金屬層經(jīng)鈍化層134中的接觸孔(圖中沒有顯示)與像素電極107連接，并且與公共線106交疊(如圖3所示)，以獲得存儲電容需要的電容量。
在圖5B所示的IPS模式液晶顯示裝置中，第一基板130上形成透明導(dǎo)電材料形成的公共電極105，柵極絕緣層132上形成用不透明的金屬形成的像素電極107。而且，在圖5C所示的IPS模式液晶顯示裝置中，在鈍化層134上形成用透明導(dǎo)電材料形成的公共電極105和像素電極107。
由于公共電極105和/或像素電極107用例如ITO(銦錫氧化物)和IZO(銦鋅氧化物)的透明導(dǎo)電材料形成，所以，可以提高IPS模式液晶顯示裝置的孔徑比和亮度。
在本實施例中，如上述的，像素包括4個區(qū)域，每個區(qū)域的視角可以用鄰近區(qū)域的視角補償，所以，可以提高視角特性并防止色移。
圖6示出了按照本發(fā)明第二實施例的IPS模式液晶顯示裝置。本實施例的IPS模式液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)與按第一實施例的IPS模式液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)相似。因此不再描述與第一實施例中相同的結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，本實施例的IPS模式液晶顯示裝置中，像素包括三個區(qū)域。也就是說，像素以公共線206和像素電極線208為中心分成兩個部分A和B，上部分A還分成2個區(qū)域。公共電極205a和像素電極207a在上部分A中按預(yù)定角度(例如4-45度)彎曲。公共電極205a和像素電極207a相互對稱。而且，在下部分B中，公共電極205b和像素電極207b沿著Y-軸方向設(shè)置(即平行于數(shù)據(jù)線203的方向設(shè)置)。
由于上部分A中的對準(zhǔn)方向按X-軸方向形成，所以，當(dāng)信號供給像素電極207a時，第一區(qū)域I和第二區(qū)域II中的液晶分子按相反的方向扭曲。這時，下部分B中的對準(zhǔn)方向按與Y-軸成預(yù)定角度的方向形成。
在本實施例中，像素分成三個區(qū)域，與具有兩個區(qū)域的IPS模式液晶顯示裝置相比，本實施例的IPS模式液晶顯示裝置的視角補償更有效。因此，進(jìn)一步提高了視角特性，更有效地防止了色移。
本實施例的IPS模式液晶顯示裝置可以包括圖5A-5C所示的結(jié)構(gòu)。因此，公共電極205a、205b和像素電極207a、207b都可以用不透明的金屬或透明的導(dǎo)電材料形成。而且，公共電極205a、205b和像素電極207a、207b都可以淀積在第一基板、柵絕緣層或鈍化層上。
圖7示出了本發(fā)明的第三實施例。為了方便，只說明與按其它實施例的IPS模式液晶顯示裝置不同的結(jié)構(gòu)。
如圖7所示，本實施例的結(jié)構(gòu)與第二實施例的結(jié)構(gòu)類似。像素包括3個區(qū)域，也就是說，上部分A有2個區(qū)域，下部分B有一個區(qū)域。上部分A中，分別對稱的公共電極305a和像素電極307a按相對于X-軸方向4-45度的角度彎曲，按X-軸方向形成對準(zhǔn)方向。本實施例與第二實施例的差別只是第三區(qū)域III(即下部分B)中的公共電極305b和像素電極307b的延長方向和該區(qū)域的對準(zhǔn)方向不同。如圖7所示，本實施例中，公共電極305b和像素電極307b按相對于Y-軸方向5-45度的角度彎曲，按Y-軸方向形成對準(zhǔn)方向。
上述的多個實施例中，公開了具有特殊結(jié)構(gòu)的IPS模式液晶顯示裝置。但是，本發(fā)明不限于上述的結(jié)構(gòu)。具有各種結(jié)構(gòu)的IPS模式液晶顯示裝置都可以用于本發(fā)明。例如，在圖3中，上部分A中的公共電極和像素電極也可以設(shè)置在下部分B中，也就是說，下部分B中的公共電極和像素電極可以沿著柵極線設(shè)置，下部分B中的公共電極和像素電極也可以設(shè)置在上部分A中，也就是說，上部分A中的公共電極和像素電極可以沿著數(shù)據(jù)線設(shè)置。而且，在圖6和圖7中，上部分A中的公共電極和像素電極也可以設(shè)置在下部分B中，下部分B中的公共電極和像素電極也可以設(shè)置在上部分A中。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員無需脫離本發(fā)明的原理或范圍還能對本發(fā)明的液晶顯示裝置做出各種各樣的修改和變化。因此，本發(fā)明的意圖是要覆蓋權(quán)利要求書及其等效物范圍內(nèi)的修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種共平面開關(guān)模式液晶顯示裝置，包括用多條柵極線和數(shù)據(jù)線限定的多個像素，像素包括第一部分和第二部分；每個像素中的開關(guān)元件；至少一對在像素中基本上平行設(shè)置以形成平行電場的電極，該電極在第一部分和第二部分中的至少一個部分上彎曲并對稱。
2.按照權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第一部分包括第一區(qū)域，在其中電極按相對于X-軸方向成一預(yù)定角度的方向設(shè)置；和第二區(qū)域，在其中電極以X-軸方向為中心與第一區(qū)域中的電極對稱。
3.按照權(quán)利要求2的液晶顯示裝置，其特征在于，角度大約是5-45度。
4.按照權(quán)利要求3的液晶顯示裝置，其特征在于，第一部分中的對準(zhǔn)方向基本上平行于X-軸方向。
5.按照權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第二部分包括第三區(qū)域，在其中電極按相對于Y-軸方向成一預(yù)定角度的方向設(shè)置；和第四區(qū)域，在其中電極以Y-軸方向為中心與第三區(qū)域中的電極對稱。
6.按照權(quán)利要求5的液晶顯示裝置，其特征在于，角度大約是5-45度。
7.按照權(quán)利要求6的液晶顯示裝置，其特征在于，第二部分中的對準(zhǔn)方向基本上平行于Y-軸方向。
8.按照權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第二部分包括第三區(qū)域，在其中電極按平行于Y-軸方向設(shè)置。
9.按照權(quán)利要求8的液晶顯示裝置，其特征在于，第二部分中的對準(zhǔn)方向基本上相對于Y-軸方向成一預(yù)定角度。
10.按照權(quán)利要求9的液晶顯示裝置，其特征在于，角度大約是5-45度。
11.按照權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第二部分包括第三區(qū)域，在其中按與Y-軸方向成一預(yù)定角度的方向設(shè)置電極。
12.按照權(quán)利要求11的液晶顯示裝置，其特征在于，角度大約是5-45度。
13.按照權(quán)利要求12的液晶顯示裝置，其特征在于，第二部分中的對準(zhǔn)方向基本上平行于Y-軸方向。
14.按照權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，電極包括公共電極；基本上平行于公共電極設(shè)置的像素電極。
15.按照權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，開關(guān)元件包括薄膜晶體管。
16.按照權(quán)利要求15的液晶顯示裝置，其特征在于，薄膜晶體管包括第一基板上的柵極；第一基板上方的柵極絕緣層；柵極絕緣層上的半導(dǎo)體層；半導(dǎo)體層上的源極和漏極；第一基板上方的鈍化層。
17.按照權(quán)利要求16的液晶顯示裝置，其特征在于，公共電極設(shè)置在第一基板上，像素電極設(shè)置在柵極絕緣層上。
18.按照權(quán)利要求17的液晶顯示裝置，其特征在于，像素電極用金屬形成。
19.按照權(quán)利要求17的液晶顯示裝置，其特征在于，公共電極用金屬形成。
20.按照權(quán)利要求17的液晶顯示裝置，其特征在于，公共電極用透明導(dǎo)電材料形成。
21.按照權(quán)利要求17的液晶顯示裝置，其特征在于，還包括一公共線，其連接到公共電極并設(shè)置在第一基板上；一像素電極線，其連接到像素電極并設(shè)置在柵極絕緣層上。
22.按照權(quán)利要求21的液晶顯示裝置，其特征在于，公共線和像素電極線的至少一部分重疊，且柵極絕緣層位于重疊的公共線和像素電極線之間，以形成存儲電容。
23.按照權(quán)利要求16的液晶顯示裝置，其特征在于，公共電極設(shè)置在第一基板上，像素電極設(shè)置在鈍化層上。
24.按照權(quán)利要求23的液晶顯示裝置，其特征在于，像素電極用透明導(dǎo)電材料形成。
25.按照權(quán)利要求24的液晶顯示裝置，其特征在于，還包括鈍化層中的接觸孔，以連接像素電極和漏極。
26.按照權(quán)利要求23的液晶顯示裝置，其特征在于，還包括一公共線，其連接到公共電極并設(shè)置在第一基板上；一柵極絕緣層上的金屬層，該金屬層經(jīng)接觸孔連接到像素電極，金屬層與公共線重疊，以形成存儲電容。
27.按照權(quán)利要求16的液晶顯示裝置，其特征在于，公共電極和像素電極設(shè)置在鈍化層上。
28.按照權(quán)利要求27的液晶顯示裝置，其特征在于，公共電極和像素電極用透明導(dǎo)電材料形成。
29.按照權(quán)利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，還包括有濾色片層的第二基板；和在第一與第二基板之間的液晶層。
30.一種共平面開關(guān)模式液晶顯示裝置，包括限定多個像素的多條柵極線和多條數(shù)據(jù)線；在像素中平行設(shè)置的至少一對電極；其中，像素包括至少三個區(qū)域，在每個區(qū)域中形成有方向不同的平行電場。
31.按照權(quán)利要求30的液晶顯示裝置，其特征在于，區(qū)域中的電極設(shè)置成與鄰近的區(qū)域中的電極方向不同。
32.按照權(quán)利要求31的液晶顯示裝置，其特征在于，設(shè)置在至少兩個區(qū)域中的電極是對稱的。
33.按照權(quán)利要求30的液晶顯示裝置，其特征在于，每個區(qū)域中的對準(zhǔn)方向按相對于電極的5-45度角形成。
全文摘要
一具有多個區(qū)域的共平面開關(guān)模式液晶顯示裝置包括限定多個像素的多條柵極線和多條數(shù)據(jù)線；像素中的開關(guān)元件；在像素中平行設(shè)置的至少一對電極，其中，像素包括至少3個區(qū)域，每個區(qū)域中形成有方向不同的平行電場。
文檔編號G02F1/1368GK1637472SQ20041004962
公開日2005年7月13日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月29日
發(fā)明者金佑炫 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社