宽视角液晶显示装置的制作方法

专利名称：宽视角液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种液晶显示器，更具体而言，涉及一种以垂直配向(vertical alignment)模式工作的液晶显示器。
背景技术：
液晶显示器是当前平板显示装置中使用最为广泛的类型之一。液晶显示器通常包括两个面板和介于两个面板之间的液晶层，所述两个面板具有电场产生电极，比如像素电极和公共电极。液晶显示器通过将电压施加于电场产生电极以在液晶层中产生电场而显示图像。所述电场确定了液晶层中液晶分子的配向并控制入射光的偏振。
近来，在不同类型的液晶显示器中，具有垂直配向模式的液晶显示器由于其高的对比率和宽的参考视角而引起了很大关注。在垂直配向模式中，液晶分子如此排列，使得当不产生电场时液晶分子的主轴垂直于上下面板。正如此处所使用的，“参考视角”表示对应于1∶10的对比率的视角或者在灰度级之间用于亮度反转的限制角。
在具有垂直配向模式的液晶显示器中，为了加宽参考视角，可在电场产生电极中形成切口。此外，可在电场产生电极上形成突出体，以加宽参考视角。由于切口和突出体可用于控制液晶分子的倾斜方向，因此通过利用切口和突出体，能够使液晶分子在期望的方向上倾斜。这样，可确保宽的视角。
尽管具有垂直配向模式的液晶显示器提供了宽视角，但存在的问题在于，与其前可见度相比，其侧可见度劣化。例如，在设置有切口的垂直配向型液晶显示器的图案中，液晶显示器侧部中的图像变得更亮。在更严重的情况下，高灰度级之间的亮度差异消失，引起图像的失真。
已经提出了各种技术以解决所述问题，包括以下技术通过将一个像素分成两个子像素、将所述两个子像素以电容方式耦合、并且通过将电压直接施加到一个子像素且由于电容耦合减小另一子像素中的电压而向所述两个子像素提供不同的电压，来提供不同的透射率。
但是，由于不能精确调节两个子像素的透射率，所以以上技术在实践上不如在理论上有效。特别是，由于不同颜色的光的透射率彼此不同，因此对于不同的颜色必须提供不同的电压组合。然而，对不同颜色的像素提供不同的电压组合是无法实施的。这些技术的另一问题在于，由于必须添加用于电容耦合的导电部件，所以开口率(aperture ratio)劣化。此外，由于电容耦合引起的电压降而使透射率降低。
期望得到一种没有上述缺点的液晶显示器，其能够以宽参考视角在垂直配向模式下工作。

发明内容
本发明提供了一种可解决上述问题的液晶显示器。
一方面，本发明的液晶显示器包括像素电极，其包括第一和第二子像素电极；连接于第一子像素电极的第一开关器件；多条栅极线，所述栅极线的第一栅极线连接于第一开关器件；以及，多条数据线，所述数据线与栅极线交叉并传输数据电压，所述数据线之一连接于第一开关器件。相对于预定电压的第二子像素电极的电压低于相对于预定电压的第一子像素电极的电压，第一子像素电极的面积小于第二子像素电极的面积。
液晶显示器还可以包括连接于第二子像素电极、所述栅极线之一和所述数据线之一的第二开关器件，其中施加于第一和第二子像素电极的电压彼此不同并从单一图像信息获得，且其中第一子像素电极和第二子像素电极同时开始被供以数据电压，或者在第二子像素电极开始被供以数据电压之后，第一子像素电极开始被供以数据电压。
第一和第二子像素电极同时被供以数据电压持续预定的时间期间(timeperiod)。
此外，从施加栅极开启电压至第二信号线的结束到施加数据电压至第二子像素电极的结束的时间期间以及从施加栅极开启电压至第一信号线的结束到施加数据电压至第二子像素电极的结束的时间期间长于从施加数据电压的起始到施加栅极开启电压至第二信号线的起始的时间期间。
此外，施加于第一信号线的栅极开启电压的持续时间可长于施加于第二信号线的栅极开启电压的持续时间。
第一子像素电极可由第二子像素电极包围。
此外，栅极线可包括连接于第一开关器件的第一信号线和连接于第二开关器件的第二信号线，其中第二信号线与像素电极交叠。
液晶显示器可进一步包括与像素电极交叠的存储电极。
栅极线可包括连接于第一开关器件的第一信号线和连接于第二开关器件的第二信号线，其中第一信号线设置在像素电极的边界处，第二信号线设置在第一信号线和存储电极之间。
第一信号线可以与像素电极交叠，第一信号线的宽度可小于第二信号线的宽度。
另一方面，本发明的液晶显示器包括包括第一和第二液晶电容器以及第一和第二开关元件的像素，其中第一液晶电容器包括设置在公共电极和第一子像素电极之间的第一液晶部分，第二液晶电容器包括设置在公共电极和第二子像素电极之间的第二液晶部分，其中第一开关元件连接于第一栅极线、数据线和第一子像素电极，而第二开关元件连接于第二栅极线、数据线和第二子像素电极，其中当第一开关元件和第二开关元件处于关断状态时，施加于第一液晶部分的第一像素电压大于施加于第二液晶部分的第二像素电压，且其中第一子像素电极的面积小于第二子像素电极的面积。
第一像素电压和第二像素电压可源自单一的图像信息。
第一开关元件可与第二开关元件同时或晚于第二开关元件导通。特别是，第一开关元件可以在从施加第一数据电压至数据线的起始的第一时间期间之后导通，且在从施加第一数据电压的结束和施加第二数据电压至数据线的起始的第二时间期间之前关断，第二开关元件可以在第一开关元件的关断之前导通，并且在从施加第二数据电压的结束的第三时间期间之前关断，第二时间期间和第三时间期间中的每一个均长于第一时间期间。
第一开关元件的导通时间期间可长于第二开关元件的导通时间期间。
第一子像素电极可被第二子像素电极包围。
第一和第二栅极线之一可以与第一和第二子像素电极中的至少一个交叠。
第一开关元件可包括连接于第一子像素电极的第一电极，第二开关元件可包括连接于第二子像素电极的第二电极，液晶显示器可进一步包括与第一和第二电极交叠的存储电极。
第一栅极线和第二栅极线的宽度可以彼此不同。


通过参照附图详细描述其示范性实施例，本发明的上述和其它特征以及优点将变得更加明显，其中图1A至1C是表示根据本发明一实施例的液晶显示器的框图；图2是表示根据本发明实施例的液晶显示器的像素的等效电路图；图3是表示根据本发明实施例的液晶显示器的子像素的等效电路图；图4是表示根据本发明实施例的液晶显示器的下面板布局的图；图5是表示根据本发明实施例的液晶显示器的上面板布局的图；图6是表示包括图4和图5的下面板和上面板的液晶显示板组件的布局的图；图7和图8是分别表示沿图6的线VII-VII’和线VIII-VIII’得到的液晶面板组件的截面图；图9是表示根据本发明另一实施例的液晶显示板组件的布局的图；图10和图11是分别表示沿图9的线X-X’和线XI-XI’得到的液晶面板组件的截面图；图12是表示根据本发明一实施例的液晶显示器的伽马曲线的图；图13是表示根据本发明一实施例的液晶显示器的伽马曲线的图；图14是表示在根据本发明一实施例的液晶显示器中相对于两个子像素电极的面积比的象失真(visibility distortion)的图；以及图15是在根据本发明一实施例的液晶显示器中相对于时间的信号的波形图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述本发明的示范性实施例，使得本发明可由本领域技术人员容易地付诸实施。本发明能够以各种形式实施，而不限于此处所示出的示范性实施例。
图1A至1C是表示根据本发明一实施例的液晶显示器的框图；图2是表示根据本发明实施例的液晶显示器的像素的等效电路图；图3是表示根据本发明实施例的液晶显示器的子像素的等效电路图。
如图1A至1C所示，根据本发明实施例的液晶显示器包括液晶显示板组件300，连接于液晶显示板组件300的一对栅极驱动器400a和400b(或单一栅极驱动器400)以及数据驱动器500，连接于数据驱动器500的灰度电压发生器800，以及用于控制所述部件的信号控制器600。
如在等效电路中所看到的，液晶显示板组件300包括多个像素PX，所述像素连接于多条显示信号线且基本上以矩阵形式排列。此外，如图3所示，液晶显示板组件包括相互面对的下面板100和上面板200，以及插入其间的液晶层3。
显示信号线包括用于传输栅极信号(有时称为“扫描信号”)的多条栅极线G1a到Gnb和用于传输数据信号的多条数据线D1到Dm。栅极线G1a到Gnb基本在第一方向上彼此平行延伸，数据线D1到Dm基本在垂直于第一方向的第二方向上彼此平行延伸。
在图2的示出显示信号线和像素的等效电路示意图中，除了由附图标记GLa到GLb表示的栅极线和由附图标记DL表示的数据线之外，显示信号线包括基本上平行于栅极线G1a到Gnb延伸的存储电极线SL。
每个像素PX包括一对子像素PXa和PXb，子像素PXa和PXb包括连接于相应的栅极线GLa和GLb以及数据线DL的开关器件Qa和Qb，以及连接于开关器件Qa和Qb以及存储电极线SL的液晶电容器Clca和Clcb以及存储电容器Csta和Cstb。存储电容器Csta和Cstb根据需要可被省略，在这种情况下，存储电极线SL也可被省略。
如图3所示，子像素PXa和PXb的开关器件Q可以以薄膜晶体管等来构造，并设置在下面板100上。每个开关器件Q是三端口器件，其具有连接于栅极线GL的控制端口、连接于数据线DL的输入端口以及连接于液晶电容器Clc和存储电容器Cst的输出端口。
液晶电容器Clc的两个端口是下面板100的子像素电极PE和上面板200的公共电极CE，插入在两电极PE和CE之间的液晶层3用作电介质部件。子像素电极PE连接于开关器件Q，且公共电极CE设置在上面板200上以接收公共电压Vcom。与图3中不同，公共电极CE可以设置在下面板100上，并且在这种情况下，两电极PE和CE中的至少一个形成为线或条的形状。
通过将设置于下面板100的子像素电极线SL和子像素电极PE交叠并在其间夹入绝缘部件、并将比如公共电压Vcom的预定电压施加于存储电极线SL，来构造存储电容器Cst，存储电容器Cst具有用于液晶电容器Clc的辅助功能。可选择地，可通过交叠子像素电极PE和设置在正上方的前栅极线(front gate line)并在其间夹入绝缘部件来构造存储电容器Cst。
为了实现彩色显示，每个像素唯一地显示预先指定的原色(primary color)(空间划分)，或者，每个像素在不同的时间显示不同的原色(时间划分)。可通过原色的空间或时间组合来获得所期望的颜色。原色通常包括红色、绿色和蓝色。图3示出了空间划分的一个实例。如图所示，每个像素包括用于表示原色之一的滤色器CF，其被设置于上面板200的区域。与图3中不同，滤色器CF可以设置在下面板100的子像素电极PE的上方或下方。
如图1A至1B所示，栅极驱动器400a和400b或者400连接于栅极线G1a到Gnb从而将以栅极开启(gate-on)电压Von和栅极关断(gate-off)电压Voff的组合形成的栅极信号施加到栅极线G1a到Gnb上。在图1A中，栅极驱动器400a和400b分别设置在液晶显示板组件300的左侧和右侧，从而连接于奇数或偶数的栅极线G1a到Gnb。在图1B和1C中，信号栅极驱动器400位于液晶显示板组件300的一侧，从而连接于所有的栅极线G1a到Gnb。特别是，在图1C中，在栅极驱动器400中建立两个驱动电路401和402，使其连接于奇数和偶数的栅极线G1a到Gnb。
灰度电压发生器800产生对应于像素透射率的两灰度电压集(grayscalevoltage set)(例如参考灰度集合)。两灰度电压集被独立地施加于一个像素的两个子像素。每个灰度电压集包括相对于公共电压Vcom具有正值的灰度电压集和相对于公共电压Vcom具有负值的灰度电压集。在某些实施例中，代替两(参考)灰度电压集，可以仅产生单一(参考)灰度电压集。
数据驱动器500连接于液晶显示板组件300的数据线D1到Dm，从而选取灰度电压发生器800的两灰度电压集之一并将所选取的灰度电压集中的一个灰度电压作为数据信号施加给像素。可选择的，在灰度电压发生器800产生参考灰度电压而不是所有灰度电压的情况下，数据驱动器500通过划分参考灰度电压来产生灰度电压并在所产生的灰度电压中选择数据电压。
栅极驱动器400a和400b或数据驱动器500可以以液晶显示板组件300上多个驱动IC芯片的形式直接安装。可选择的，栅极驱动器400a和400b或数据驱动器500可以以液晶显示板组件300中柔性印刷电路(FPC)膜(未示出)上带载封装(TCP)的形式附着。在又一可选实施例中，栅极驱动器400或数据驱动器500可以与显示信号线G1a到Gnn和D1到Dm以及薄膜晶体管开关器件Q一起直接安装于液晶显示板组件300上。
信号控制器600控制栅极驱动器400a和400b(或400)、数据驱动器500等的操作。
现将参考图4至11详细描述前述液晶显示板组件的一个实例。
图4是表示根据本发明实施例的液晶显示器的下面板布局的图；图5是表示根据本发明实施例的液晶显示器的上面板布局的图；图6是表示包括图4和图5的下面板和上面板的液晶显示板组件的布局的图；图7和图8是分别表示沿图6的线VII-VII’和线VIII-VIII’得到的液晶面板组件的截面图。
参照图4至图8，根据本实施例的液晶显示板组件300包括下面板100、与下面板100交叠的上面板200以及插入在下面板100和上面板200之间的液晶层3。
首先，参照图4、图6至图8详细描述下面板100。
多条第一栅极线121a和第二栅极线121b以及多条存储电极线131设置于由透明玻璃等制成的绝缘基板110上。
栅极线121a和121b主要在第一方向(例如图4中的横向方向)上延伸，并且在物理上和电学上彼此分开以传输栅极信号。设置于上侧和下侧的第一和第二栅极线121a和121b包括在相对于图4的向上和向下的方向上突出的多个第一和第二栅电极124a和124b，以及设置在左侧和右侧的多个端部129a和129b，端部129a和129b具有用于连接到其它层或外部设备的宽区域。可选择的，端部129a和129b可以设置在一侧，即，左侧或右侧。
存储电极线131主要在第一方向上延伸，并设置成靠近第一栅极线121a而不是第二栅极线121b。每条存储电极线131包括多对第一存储电极137a和第二存储电极137b。每个第一存储电极137a的长度和宽度分别大于和小于每个第二存储电极137b的长度和宽度。然而，存储电极137a、137b以及存储电极线131的形状和设置可以以各种方式进行修改。
栅极线121a和121b以及存储电极线131优选由诸如铝(Al)和铝合金的铝基金属、诸如银(Ag)和银合金的银基金属、诸如铜(Cu)和铜合金的铜基金属、诸如钼(Mo)和钼合金的钼基金属、铬(Cr)、钛(Ti)或钽(Ta)制成。然而，栅极线121a和121b以及存储电极线131可具有包括两导电层(未示出)的多层结构，该两导电层具有不同的物理特性。为了减小栅极线121a和121b以及存储电极线131的信号延迟或电压降，两导电层之一由具有低电阻率的金属制成，例如铝基金属、银基金属和铜基金属。另一导电层由与其它材料、尤其与ITO(氧化铟锡)和IZO(氧化铟锌)具有良好接触特性的材料制成，比如钼基金属、铬、钛和钽。作为其优选实例，存在下铬层和上铝层的组合以及上钼层和下铝层的组合。然而，以上提供的实例并非限制性的，栅极线121a和121b以及存储电极线131可以由此处未明确列出的各种金属和导电材料制成。
栅极线121a和121b以及存储电极线131的侧表面相对于基板110的表面倾斜，从而形成相对于基板110的30°至80°范围内的角度。
由氮化硅SiNx等制成的栅极绝缘膜140形成在栅极线121a和121b以及存储电极线131上。
由氢化非晶硅或多晶硅制成的多个半导体条151形成在栅极绝缘膜140之上。半导体条151主要在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸，并包括朝向第一和第二栅电极124a、124b延伸的多个第一和第二突出体(protrusion)154a、154b。此外，在栅极线121a、121b和存储电极线131的交叉处扩大半导体条151的宽度，以覆盖栅极线121a、121b和存储电极线131的宽区域。
由硅化物或重掺杂n型杂质的n+氢化非晶硅等制成的多个欧姆接触条和岛161和165a形成在半导体条151之上。欧姆接触条161具有多个突出体163a，成对的突出体163a和欧姆接触岛165a设置在半导体条151的第一突出体154a上。另一方面，尽管图中未示出，但成对的欧姆接触条161的突出体和欧姆接触岛还设置在半导体条151的第二突出体154b上。
如图7和8所示，半导体条151以及欧姆接触部件161和165a的侧表面相对于基板110的表面倾斜，从而相对于基板110形成30°到80°范围内的角。
多条数据线171以及多个第一漏电极175a和第二漏电极175b形成于欧姆接触部件161和165a以及栅极绝缘膜140上。
数据线171主要在第二方向上延伸以与栅极线121a和121b以及存储电极线131相交并传输数据电压。数据线171具有朝向第一和第二漏电极175a和175b延伸的多个第一和第二源电极173a和173b以及端部179，端部179具有扩大的宽度，用于连接到其它层或外部设备。
第一/第二漏电极175a/175b具有设置于半导体条151的第一/第二突出体154a/154b上的条形端部和从条形端部延伸的扩大部分177a/177b。扩大部分177a/177b具有较大的面积，并与第一/第二存储电极137a/37b交叠。源电极173a和173b弯曲，以包围漏电极175a和175b的条形端部。第一/第二栅电极124a/124b、第一/第二源电极173a/173b以及第一/第二漏电极175a/175b连同半导体条151的突出体154a/154b一起，构成了第一/第二薄膜晶体管(TFT)Qa/Qb，薄膜晶体管Qa/Qb的沟道形成在第一/第二源电极173a/173b和漏电极175a/175b之间的突出体154a/154b上。
数据线171以及漏电极175a和175b优选地由铬、钼基金属或诸如钽和钛的难熔金属制成，并可以具有多层结构，该多层结构利用难熔金属制成的下层(未示出)和低电阻材料制成的上层(未示出)构成。作为多层结构的一个实例，除前述的下部铬或钼层以及上部铝层的两层结构之外，还存在下部钼层、中间铝层和上部钼层的三层结构。
与栅极线121a、121b和存储电极线131类似，数据线171以及漏电极175a和175b的侧表面也倾斜，从而相对于基板表面形成30°到80°范围内的角。
欧姆接触部件161和165a仅插入在下方的半导体条151与上方的数据线171、漏电极175a、175b之间，并具有减小半导体条151和上覆层之间的接触电阻的作用。半导体条151具有未被数据线171和漏电极175a、175b覆盖的暴露部分，例如设置在源电极173a、173b和漏电极175a、175b之间的部分。在大部分区域中，线形半导体条151的宽度小于数据线171的宽度，但是如上所述，其宽度在栅极线121a、121b和存储电极线131的交叉处扩大。这样，表面轮廓是平滑的，可避免数据线171断开。
保护膜(钝化层)180形成于数据线171、漏电极175a和175b以及半导体条151的暴露部分上。保护膜180由比如氮化硅和氧化硅的无机材料、具有极佳的平面化特性和感光性的有机材料、和/或利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成的比如a-Si:C:O和a-Si:O:F的低介电常数绝缘材料制成。为了利用有机膜的极佳特性并保护半导体条151的暴露部分，保护膜180可以具有下部无机膜和上部有机膜的双层结构。
在保护膜180中，形成分别暴露数据线171的端部179以及漏电极175a和175b的扩大部分177a和177b的多个接触孔182、185a和185b。在保护膜180和栅极绝缘层140中，形成分别暴露栅极线121a和121b的端部129a和129b的多个接触孔181a和181b。
在保护膜180上，形成了包括多个第一子像素电极190a和第二子像素电极190b的多个像素电极190、多个屏蔽电极(shielding electrode)88以及多个接触辅助部件81a、81b和82。像素电极190、屏蔽电极88以及接触辅助部件81a、81b和82由诸如ITO和IZO的透明导电材料或者诸如铝的反射导电材料制成。
第一和第二子像素电极190a和190b通过接触孔185a和185b在物理上并在电学上连接到第一和第二漏电极175a和175b，以接收来自第一和第二漏电极175a和175b的数据电压。
被供以数据电压的子像素电极190a和190b与公共电极270一起产生电场，从而能够控制两电极190和270之间液晶层3的液晶分子的配向。
如上所述，即使当薄膜晶体管Qa和Qb截止时，子像素电极190a和190b以及公共电极270也构成液晶电容器Clca和Clcb以维持所施加的电压。为了增大电压存储能力，通过使第一和第二子像素电极190a和190b以及连接到其上的第一和第二漏电极175a和175b与第一和第二存储电极137a和137b交叠，来构造与液晶电容器Clca和Clcb并行连接的存储电容器Csta和Cstb。
每个像素电极190的右上角被斜切，削边相对于栅极线121a和121b约呈45°角。
构成一个像素电极190的第一和第二子像素电极190a和190b相互接合，其间插入有间隙94。像素电极190的外部边界具有约呈矩形的形状。第一子像素电极190a具有旋转的等边梯形的形状，其具有在第二存储电极137b附近的第一边缘、与第一边缘相对的第二边缘以及相对于栅极线121a和121b约呈45°角的上部和下部倾斜边缘。第二子像素电极190b包括面对第一子像素电极190a的倾斜边缘的一对梯形部分和面对第一子像素电极190a的第一边缘的纵向部分。第一和第二子像素电极190a和190b之间的间隙94包括具有基本一致的宽度且相对于栅极线121a和121b约呈45°角的上和下倾斜部分91和93，以及具有基本一致的宽度的纵向部分92。
第一子像素电极190a具有沿存储电极线131延伸的切口95，并且被切口95分为上半分隔部分和下半分隔部分。切口95具有在第一子像素电极190a的右边缘的入口，并且切口95的入口具有基本平行于间隙94的上和下倾斜边缘91和93的一对倾斜边缘。间隙94和切口95相对于存储电极线131近似呈反对称。
这里，根据像素的尺寸、像素电极190的纵横比(aspect ratio)、液晶层3的类型或特性、或者其它设计因素，可改变分隔部分的数目或切口数目。以下为了描述方便，间隙94也称为切口。
第一子像素电极190a与第一栅极线121a交叠，第二子像素电极190b与第一和第二栅极线121a和121b两者交叠。第一栅极线121a穿过像素电极190上半区域的中心部分。
屏蔽电极88沿数据线171延伸并完全覆盖数据线171。为了将公共电压施加于屏蔽电极88，屏蔽电极88可通过保护膜180和栅极绝缘膜140中的接触孔(未示出)连接于存储电极线131或短路点(short point)(未示出)。公共电压通过存储电极线131或短路点(未示出)从薄膜晶体管面板100传输至公共电极面板200。这里，为了使开口率的减小最小化，优选的是使屏蔽电极88和像素电极190之间的距离最小化。
这样，如果被施加公共电压的屏蔽电极88设置于数据线171之上，则屏蔽电极88屏蔽了在数据线171和像素电极190之间以及数据线171和公共电极270之间产生的电场，从而可减小像素电极190的电压失真和由数据线171传输的数据电压的信号延迟。
此外，由于像素电极190和屏蔽电极88相互分开一定距离以避免在它们之间形成短路，因此像素电极190可进一步与数据线171分开，从而减小了像素电极190和数据线171之间的寄生电容。此外，由于液晶层3的介电常数高于保护膜180的介电常数，因此数据线171和屏蔽电极88之间的寄生电容低于数据线171和未设置屏蔽电极88的公共电极270之间的寄生电容。
此外，由于像素电极190和屏蔽电极88由相同的层构成，因此可均匀地维持它们之间的距离，从而使它们之间的寄生电容一致。由于像素电极190和数据线171之间的寄生电容被相对地减小，因此像素电极190和数据线171之间的寄生电容在分割曝光工艺(division exposure process)中所限定的不同曝光区域中可以不同。但是，总的寄生电容可被认为是基本均匀的。均匀的寄生电容有助于减小针迹缺陷(stitch defects)。
接触辅助部件81a、81b和82通过接触孔181a、181b和182分别连接于栅极线121a、121b的端部129a、129b和数据线171的端部179(见图4)。接触辅助部件81a、81b和82具有帮助栅极线121a、121b的暴露的端部129a、129b和数据线171的暴露的端部179粘附于外部设备并保护这些部分的作用。
如图1A至图1C所示，在栅极驱动器400a和400b或数据驱动器500集成于液晶显示板组件300上的情况下，栅极线121a和121b或数据线171延伸到直接连接于其上。在这种情况下，接触辅助部件81a、81b和82可用于将栅极线121a和121b或数据线171连接到驱动器400a、400b和500。
用于使液晶层3配向的配向膜11涂敷在像素电极190和保护膜180上。
现在将参照图5至图8描述上面板200。
用于防止光泄漏的阻光部件220(通常称为黑矩阵)形成于由透明玻璃等制成的电介质基板210上。阻光部件220包括多个开口部分，所述开口部分面对像素电极190并具有与像素电极190基本相同的形状。可选择的，可以以对应于数据线171的部分和对应于薄膜晶体管的部分来构造阻光部件220。然而，这些并不是对于本发明的限制，为了防止像素电极190以及薄膜晶体管Qa和Qb附近的光泄漏，阻光部件220可以具有任何合适的形状。
多个滤色器230形成于基板210上。每个滤色器230的大部分设置在由阻光部件220包围的区域中，滤色器230在第二方向上沿着像素电极190延伸。每个滤色器230能够代表诸如红、绿和蓝色的原色之一。
为了防止滤色器230被暴露并提供平坦的表面，覆盖膜(cover film)250形成于滤色器230和阻光部件220上。
由诸如ITO和IZO的透明导电材料制成的公共电极270形成于覆盖膜250上。
公共电极270包括多个切口集271、273和275。
每个切口集271、273和275面对一个像素电极190并包括上部切口271、中心切口275和下部切口273。每个切口271、273和275设置于像素电极190的相邻切口94与95之间或者像素电极190的切口94与倾斜边缘之间。此外，每个切口271、273和275包括平行于间隙94的上或下倾斜部分91或93而延伸的至少一个倾斜部分271o、273o、275o1或275o2，并相对于存储电极线131近似呈反对称。
每个上部和下部切口271和273包括倾斜部分271o/273o、在第一方向上延伸的横向部分271t/273t以及在第二方向上延伸的纵向部分2711/2731。倾斜部分271o/273o基本从像素电极190的左边缘朝向像素电极190的上/下边缘延伸。横向部分271t/273t和纵向部分271l/273l沿着像素电极190的边缘从倾斜部分271o/273o的端部延伸，与倾斜部分271o/273o成钝角，并与像素电极190的边缘交叠。
中心切口275包括一对倾斜部分275o1、275o2和纵向部分275l1、275l2。倾斜部分275o1、275o2在倾斜方向上基本从像素电极190的左边缘向像素电极190的右边缘延伸。纵向部分275l1、275l2沿着像素电极190的右边缘从倾斜部分275o1、275o2的端部延伸，与倾斜部分275o1、275o2成钝角，并与像素电极190的右边缘交叠。
切口271、273和275的数目可根据设计因素变化，阻光部件220与切口271、273、275交叠，以避免在切口271、273、275附近的光泄漏。
用于使液晶分子配向的配向膜21涂敷在公共电极270上。
偏振片12和22设置在面板100和200的外表面上。两偏振片12和22的透射轴相互垂直，且透射轴(或吸收轴)之一平行于横向方向。在反射型液晶显示器的情况下，两偏振片12和22之一可以被省略。
液晶层3具有负各向异性介电常数，并且液晶分子如此配向，使得当没有电场施加于液晶分子时，其主轴垂直于两面板100和200的表面。
当公共电压施加于公共电极270且数据电压施加于像素电极190时，在基本垂直于面板100和200表面的方向上产生电场。电极190和270的切口94、95、271、273和275使电场变形，从而产生垂直于切口94、95、271、273和275的边缘的水平分量。因此，电场方向相对于垂直于面板100和200表面的方向形成了角度。响应于该电场，液晶分子具有改变主轴方向使其垂直于电场方向的趋势。由于切口94、95、271、273、275和像素电极190边缘附近的电场与液晶分子的主轴成角度而不是平行于该主轴，因此液晶分子以这样的方式旋转，使得在液晶分子主轴和电场跨过的表面上的液晶分子的移动距离缩短。因此，一组切口94、95、271、273、275和像素电极190的边缘将位于像素电极190上的液晶层3的区域分为其中液晶分子具有不同倾角的多个畴(domain)。这样，就有可能增大参考视角。
切口94、95、271、273和275中的至少一个可以用突出体(未示出)或凹陷部分代替，切口94、95、271、273、275的形状和排列能以各种方式修改。
现在参照图9至图11描述根据本发明另一实施例的液晶显示板组件。
图9是表示根据本发明另一实施例的液晶显示板组件的布局的图；图10和图11是分别表示沿图9的线X-X’和线XI-XI’得到的液晶面板组件的截面图。
参照图9至图11，根据本实施例的液晶显示板组件300包括下面板100、面对下面板100的上面板200以及插入其间的液晶层3。
根据本实施例的面板100和200的分层结构与图4至图6的分层结构基本相同。
在上面板(薄膜晶体管阵列面板)100中，包括栅电极124a、124b的多对栅极线121a、121b和包括存储电极137的多条存储电极线131形成在基板110上，栅极绝缘膜140、多个半导体154以及多个岛状欧姆接触部件163a、163b依次形成在其上。包括源电极173a、173b的多条数据线171和多个漏电极175a、175b形成在栅极绝缘膜140上，保护膜180形成在其上。在保护膜180上，形成多个接触孔181a、181b、182、187a、187b。包括第一和第二像素电极190a和190b的多个像素电极190、多个屏蔽电极88以及多个接触辅助部件81a、81b、82形成在保护膜180上，配向膜11涂敷在其上。
在下面板(公共电极面板)200中，阻光部件220、多个滤色器230、覆盖膜250、包括多个切口271、272、273a、273b、274a、274b的公共电极270以及配向膜21形成在电介质基板210上。
根据本实施例的液晶显示板组件主要在像素电极190的形状上不同于图4至图8所示的液晶显示板组件。更具体而言，第二子像素电极190b呈具有凹陷底部的梯形形状且被第一子像素电极190a包围。第一子像素电极190a具有一对切口91a和91b，所述切口从上边缘和下边缘延伸至相对于图9的右侧。
此外，存储电极137中的一个设置有一对子像素电极190a和190b，并从存储电极线131在向上和向下的方向上面积递增地延伸。从上部和下部延伸的一对漏电极175a和175b与存储电极137交叠。
半导体154形成为岛状而不是线状，并与栅电极121a和121b交叠。其它半导体156形成在栅极线121a、121b和存储电极线131与数据电极线171的交叉处以及漏电极175a、175b与存储电极137的交叉处。因此，交叉处的表面轮廓是平滑的，可避免数据线171和漏电极175a、175b的断开。
公共电极270的切口271至274b包括两个中心切口271和272，它们定位成跨过像素电极190的下半区域和上半区域，还包括位于上部区域中的切口273a和273b，以及位于下半区域中的切口273a和273b。这里参照图9使用比如“下”和“上”的术语。
图4至图8的液晶显示板组件的上述特征可应用于图9至图11的液晶显示板组件。
现将详细描述液晶显示器的显示操作。
信号控制器600从外部图形控制器(未示出)接收输入图像信号R、G和B以及用于控制显示的输入控制信号。输入图像信号R、G、B包含每个像素PX的亮度信息(或图像信息)，亮度具有预定数量的灰度，例如1024(＝210)、256(＝28)或64(＝26)。作为输入控制信号的一个实例，垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、主时钟信号MCLK和数据使能信号DE被接收。信号控制器600基于输入控制信号以及输入图像信号R、G和B根据液晶显示板组件300的操作状况处理图像信号R、G和B，以产生栅极控制信号CONT1和数据控制信号CONT2。之后，信号控制器600将所产生的栅极控制信号CONT1传输给栅极驱动器400，并将所产生的数据控制信号CONT2和经处理的图像信号DAT传输给数据驱动器500。
栅极控制信号CONT1包括用于指示扫描起始的扫描起始信号STV和用于控制栅极开启电压Von的输出时间的至少一个时钟信号。栅极控制信号CONT1还可以包括用于定义栅极开启电压Von的持续时间的输出使能信号OE。
数据控制信号CONT2包括用于指示一组子像素PXa或PXb的数据传输的水平同步起始信号STH，用于命令施加数据电压到数据线D1到Dm的负载信号LOAD，以及数据时钟信号HCLK。数据控制信号CONT2可以包括用于使相对于公共电压Vcom的数据电压的极性(下文中，“相对于公共电压Vcom的数据电压的极性”被简写为“数据信号的极性”)相反的反向信号RVS。
响应来自于信号控制器600的数据控制信号CONT2，数据驱动器500接收用于一组子像素PX的图像数据DAT，选取来自灰度电压发生器800的两灰度电压集之一，并从所选择的灰度电压集中选取对应于图像数据DAT的灰度电压，使得图像数据DAT被转换成相关的数据电压。然后将数据电压施加到相关的数据线D1至Dm。
可选择的，取代数据驱动器500，单独设置的外部选择电路(未示出)可选择两灰度电压集之一并将所选择的灰度电压集传输给数据驱动器500。另外，灰度电压发生器800可提供具有可变值的参考电压，且数据驱动器500可分割所述参考电压，从而能够产生灰度电压。
响应来自信号控制器600的栅极控制信号CONT1，栅极驱动器400将栅极开启电压Von施加于栅极线G1a到Gnb从而使连接于栅极线G1a到Gnb的开关器件Qa和Qb导通。结果，施加于数据线D1到Dm的数据电压通过导通的开关器件Qa和Qb被施加于相关的子像素PXa和PXb上。
施加于子像素PXa和PXb的数据电压和公共电压Vcom之间的差变为液晶电容器Clc的充电电压，即像素电压。液晶分子的配向根据像素电压的强度而变化。穿过液晶层3的光的偏振根据液晶分子的配向而改变。由于附着于显示板100和200的偏振片(未示出)，偏振的改变导致了光的透射率的改变。
如图12所示，上述两个灰度电压集代表了不同的伽马曲线Ta和Tb，并且被施加于一个像素PX的两个子像素PXa和PXb上，使得一个像素PX的伽马曲线是这些伽马曲线的组合曲线T。在确定两灰度电压集时，确定组合伽马曲线T使其接近用于前视图的参考伽马曲线。例如，确定用于前视图的组合伽马曲线T使其等于最适合的用于前视图的参考伽马曲线，且确定用于侧视图的组合伽马曲线T使其最接近用于前视图的参考伽马曲线。例如，如果位于下侧的伽马曲线形成为在低灰度中较低，则有可能进一步改进横向可见度。
以作为垂直同步信号Hsync和栅极时钟信号CPV的一个周期的一个水平周期的1/2(或1/2H)为单位，数据驱动器500以及栅极驱动器400重复执行前述的操作。以这种方式，在一帧期间，栅极开启电压Von被顺序地施加给所有栅极线G1到G2n，以将数据电压施加到所有像素。当一帧结束时，下一帧开始，控制施加于数据驱动器500的反向信号RVS的状态，使得施加于每个像素的数据信号的极性与前一帧中的极性相反(帧反转)。这时，即使在一帧中，根据反向信号RVS的特性，流过数据线的数据电压的极性可以被反转(行反转和点反转)，并且同时流过数据线的数据电压的极性可以相互不同(列反转和点反转)。
现在将参照图13和图14描述根据两个子像素电极的面积比的液晶显示器的特性。
图13是表示根据本发明一实施例的液晶显示器的伽马曲线的图；图14是表示在根据本发明实施例的液晶显示器中相对于两个子像素电极的面积比的象失真的图。
如图13所示，相对于被施加低电压的第一子像素电极190a和被施加高电压的第二子像素电极190b的面积比，对于2∶1的面积比的右侧伽马曲线(曲线II)比对于1∶1的面积比的伽马曲线(曲线I)更靠近前伽马曲线(front gamma curve)。
如图14所示，由于被施加低电压的第一子像素电极190a的面积降低至像素电极190总面积的50％以下，因此象失真减小。当第一子像素电极的面积等于像素电极190总面积的约30％时，象失真具有最小值。
该液晶显示器的栅极线数目是普通液晶显示器的两倍。因此，如果根据普通施加方法施加数据电压，则充电时间过短而不能获得期望的电压，尤其是由于极性反向。为了延长充电时间，可以将栅极开启电压Von施加于两相邻栅极线的时间期间部分地相互交叠。通过使用图1A和1C所示的栅极驱动器，能够实现这种交叠。
现在将参照图15详细描述施加数据电压的方法。
图15是在根据本发明实施例的液晶显示器中，作为时间的函数的信号的波形图。这里，Vg(A)表示施加于第一栅极线的栅极信号，Vg(B)表示施加于第二栅极线的栅极信号，Vdata表示流经数据线的数据电压。
在点反转的情况下，由于相邻像素的极性彼此相反，所以对于相邻像素施加数据电压可能不适于缩短充电时间。因此，优选的是，相邻像素的充电周期(charging period)彼此不交叠，而每个像素的两个子像素的充电周期彼此交叠。这样，可缩短在后充电的子像素的充电时间。如图15所示，优选的是施加到首先充电的子像素的灰度电压集的幅度(magnitude)高于施加到在后充电的子像素的灰度电压集的幅度。
如图15所示，在将数据电压Vdata施加于一个像素行的时间期间Tdt中，将数据电压施加于第一子像素电极190a的时间期间Td1长于将数据电压施加于第二子像素电极190b的时间期间Td2。由于先前存储在像素中的电压具有相反的极性，因此需要这样充足的充电时间。
此外，将栅极开启电压施加于第二栅极线121b的时间期间Tg2被设计成长于将栅极开启电压施加于第一栅极线121a的时间期间Tg1，以获得充足的充电时间。
在图15中，从施加栅极开启电压至第一栅极线121a的结束到施加数据电压Vdata到第一子像素电极190a的结束的时间期间Toe2以及从施加栅极开启电压至第二栅极线121b的结束到施加数据电压Vdata至第二子像素电极190b的结束的时间期间Toe2被设计为长于从施加数据电压Vdata的起始到施加栅极开启电压至第一栅极线121a的起始的时间期间Toe1。由于数据信号的延迟，较长的Toe2可避免数据电压施加于其它子像素或下一像素行。
如图9所示，第一栅极线121a的宽度可以与第二栅极线121b的宽度不一样宽。因为低的电压施加于第一子像素电极190a，因此这种结构是允许的。
这样，施加于两个像素电极的电压可以以预期水平被精确地调节，从而有可能改善可见度，提高开口率并改善透射率。
尽管已经描述了本发明的示范性实施例和改进实例，但本发明不限于这些实施例和实例，而是可以在不偏离本发明所附权利要求、详细的说明书和附图范围的前提下，以各种形式进行修改。因此，很自然的是，这样的修改属于本发明的范围。
本申请要求于2005年2月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0011671的优先权，其全部内容在此引入作为参考。
权利要求
1.一种液晶显示器，包括像素电极，其包括第一和第二子像素电极；连接于所述第一子像素电极的第一开关器件；多条栅极线，所述栅极线的第一栅极线连接于所述第一开关器件；以及多条数据线，所述数据线与所述栅极线交叉并传输数据电压，所述数据线之一连接于所述第一开关器件，其中相对于预定电压的所述第二子像素电极的电压低于相对于预定电压的所述第一子像素电极的电压，所述第一子像素电极的面积小于所述第二子像素电极的面积。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，还包括连接于所述第二子像素电极、所述栅极线的第二栅极线和所述数据线之一的第二开关器件，其中施加于所述第一和第二子像素电极的电压彼此不同并从单一图像信息获得，其中所述第一子像素电极和所述第二子像素电极同时开始被供以数据电压，或者在所述第二子像素电极开始被供以数据电压之后，所述第一子像素电极开始被供以数据电压。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述第一和第二子像素电极同时被供以数据电压持续预定的时间期间。
4.如权利要求3所述的液晶显示器，其中所述栅极线包括连接于所述第一开关器件的第一信号线和连接于所述第二开关器件的第二信号线，其中，从施加栅极开启电压至所述第二信号线的结束到施加数据电压至所述第二子像素电极的结束的时间期间以及从施加栅极开启电压至所述第一信号线的结束到施加数据电压至所述第二子像素电极的结束的时间期间长于从施加数据电压的起始到施加栅极开启电压至所述第二信号线的起始的时间期间。
5.如权利要求3所述的液晶显示器，其中，施加于所述第一信号线的栅极开启电压的持续时间长于施加于所述第二信号线的栅极开启电压的持续时间。
6.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述第一子像素电极被所述第二子像素电极包围。
7.如权利要求2所述的液晶显示器，其中，所述栅极线包括连接于所述第一开关器件的第一信号线和连接于所述第二开关器件的第二信号线，其中所述第二信号线与所述像素电极交叠。
8.如权利要求2所述的液晶显示器，还包括与所述像素电极交叠的存储电极。
9.如权利要求8所述的液晶显示器，其中，所述栅极线包括连接于所述第一开关器件的第一信号线和连接于所述第二开关器件的第二信号线，其中所述第一信号线设置在所述像素电极的边界处，所述第二信号线设置在所述第一信号线和所述存储电极之间。
10.如权利要求9所述的液晶显示器，其中，所述第一信号线与所述像素电极交叠。
11.如权利要求10所述的液晶显示器，其中，所述第一信号线的宽度小于所述第二信号线的宽度。
12.一种液晶显示器，包括像素，其包括第一和第二液晶电容器以及第一和第二开关元件，其中所述第一液晶电容器包括设置在公共电极和第一子像素电极之间的第一液晶部分，所述第二液晶电容器包括设置在所述公共电极和第二子像素电极之间的第二液晶部分，其中所述第一开关元件连接于第一栅极线、数据线和所述第一子像素电极，所述第二开关元件连接于第二栅极线、数据线和所述第二子像素电极，其中当所述第一开关元件和所述第二开关元件处于关断状态时，施加于所述第一液晶部分的第一像素电压大于施加于所述第二液晶部分的第二像素电压，其中所述第一子像素电极的面积小于所述第二子像素电极的面积。
13.如权利要求12所述的液晶显示器，其中所述第一像素电压和所述第二像素电压源自单一的图像信息。
14.如权利要求13所述的液晶显示器，其中所述第一开关元件与所述第二开关元件同时或者晚于所述第二开关元件导通。
15.如权利要求14所述的液晶显示器，其中所述第一开关元件在从施加第一数据电压至所述数据线的起始的第一时间期间之后导通，且在从施加所述第一数据电压的结束和施加第二数据电压至所述数据线的起始的第二时间期间之前关断，所述第二开关元件在所述第一开关元件的关断之前导通，并且在从施加所述第二数据电压的结束的第三时间期间之前关断，所述第二时间期间和所述第三时间期间中的每一个均长于所述第一时间期间。
16.如权利要求15所述的液晶显示器，其中，所述第一开关元件的导通时间期间长于所述第二开关元件的导通时间期间。
17.如权利要求13所述的液晶显示器，其中，所述第一子像素电极被所述第二子像素电极包围。
18.如权利要求13所述的液晶显示器，其中，所述第一和第二栅极线之一与所述第一和第二子像素电极中的至少一个交叠。
19.如权利要求13所述的液晶显示器，其中，所述第一开关元件包括连接于所述第一子像素电极的第一电极，所述第二开关元件包括连接于所述第二子像素电极的第二电极，并且所述液晶显示器还包括与所述第一和第二电极交叠的存储电极。
20.如权利要求13所述的液晶显示器，其中，所述第一栅极线和所述第二栅极线的宽度彼此不同。
全文摘要
本发明提出了一种具有改善的参考视角的液晶显示器。像素电极包括第一和第二子像素电极。第一开关器件连接于第一子像素电极、栅极线之一以及数据线之一。相对于预定电压的第二子像素电极的电压低于相对于预定电压的第一子像素电极的电压，且第一子像素电极的面积小于第二子像素电极的面积。
文档编号G02F1/133GK1828395SQ20061007114
公开日2006年9月6日 申请日期2006年2月13日 优先权日2005年2月11日
发明者金东奎, 金相洙 申请人:三星电子株式会社