专利名称：平面内切换型液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种液晶显示装置，特别是关于一种平面内切换型液晶显示装置(In Plane Switching Liquid Crystal Display，IPSLCD)。
背景技术：
在众多不同类型的液晶显示装置中，扭曲向列(TwistedNematic，TN)型液晶显示装置因为具有低驱动电压及低能耗的优点而被广泛应用。普通的扭曲向列型液晶显示装置包括两相对的透明基板及夹于其中的液晶层，其中液晶层的液晶分子的长轴与该两透明基板大致平行，且该两透明基板表面处的液晶分子成90°扭曲排列。但是在倾斜方向观看时，该扭曲向列型液晶显示装置会出现较严重的漏光现象，导致其视角狭小，所以扭曲向列型液晶显示装置不能满足大角度观看的需要。
为了解决普通扭曲向列型液晶显示装置视角小的缺陷，日本日立(Hitachi)公司提出一种平面内切换型液晶显示装置，其具有较大的视角。
请参阅图1，是一种现有技术平面内切换型液晶显示装置的立体示意图。该平面内切换型液晶显示装置100包括一下基板12，一上基板11及夹在其中的一液晶层15。一上偏光片13及一下偏光片14分别设置在该上基板11及下基板12的外侧。像素电极16与共用电极17设置在该下基板12的内侧，其中该像素电极16与共用电极17是长条状的透明电极，相互平行并且间隔排列。一上配向膜(图未示)及一下配向膜(图未示)分别设置在该上基板11及下基板12的内侧，该下配向膜覆盖该像素电极16与共用电极17，其中，上、下配向膜的摩擦方向相反，靠近该两配向膜处的液晶分子18的长轴大致平行于上下基板11、12。上偏光片13与下偏光片14的偏振轴互相垂直，未施加电压时，液晶分子18的长轴与像素电极16及共用电极17具有一夹角，从背光源(图未示)发出的光线通过液晶层15后，其偏振态及偏振方向不会发生变化，光线被上偏光片13吸收而不能通过，此时该平面内切换型液晶显示装置100显示暗态。
请参阅图2，当在像素电极16及共用电极17之间施加电压时，将产生一平行于下基板12的电场E1，该电场E1的方向垂直于像素电极16与共用电极17。在该电场E1的作用下，液晶分子18的长轴朝平行于电场E1的方向偏转，液晶层15的光学延迟发生变化，从下偏光片14出射的线偏振光通过液晶层15后转变成椭圆偏振光或圆偏振光，所以光线可以穿过上偏光片13，此时该平面内切换型液晶显示装置100显示亮态，从而实现图像显示的目的。
但是，由于未施加电压时液晶分子18沿同一方向排列，施加电压后每一液晶分子18均需偏转相同的幅度，以达到与电场E1平行的状态，导致该平面内切换型液晶显示装置100的响应速度慢，从而影响图像显示效果。另外，由于该平面内切换型液晶显示装置100是利用液晶分子18的双折射原理以实现显示目的，当液晶层15的厚度发生变化时，其相位延迟也发生变化，影响光线通过液晶层15后的偏振状态，从而影响该平面内切换型液晶显示装置100的显示效果。也就是说，液晶层15的厚度误差允许范围较小，在面板制作过程中对制程要求较高，从而导致生产良率低。
发明内容为解决现有技术平面内切换型液晶显示装置响应速度慢及生产良率低的缺陷，本发明提供一种响应速度快、生产良率高并且具有广视角的平面内切换型液晶显示装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供一种平面内切换型液晶显示装置，包括两相对设置的上基板与下基板、一夹于上基板与下基板之间的液晶层、两分别设置在上基板与下基板的上偏光片与下偏光片、多个像素电极与共用电极及两分别设置在上基板与下基板内侧的上配向膜与下配向膜，该上配向膜与下配向膜的摩擦方向大致成90度，形成一扭曲向列型的液晶层。
相较于现有技术，本发明平面内切换型液晶显示装置中，液晶层为扭曲向列型，在像素电极与共用电极间施加一定电压时，液晶分子朝平行于电场方向偏转，由于上配向膜与下配向膜的摩擦方向大致成90°，液晶层内的液晶分子呈90°扭曲排列，所有液晶分子在电场作用下达到同一状态时所需的时间比现有技术平面内切换型液晶显示装置的液晶分子所需的时间短，所以本发明平面内切换型液晶显示装置具有较快的响应速度。另外，本发明平面内切换型液晶显示装置通过扭曲排列的液晶分子来改变通过液晶层的光线的偏振方向以实现图像显示目的，因此可允许液晶层厚度具有较大的误差范围，对制程的要求不如现有技术高，所以可提高生产良率。此外，本发明平面内切换型液晶显示装置还具有广视角的优点。
图1是现有技术平面内切换型液晶显示装置未施加电压时的立体示意图。
图2是现有技术平面内切换型液晶显示装置施加电压时的立体示意图。
图3是本发明平面内切换型液晶显示装置第一实施方式未施加电压时的立体示意图。
图4是图3所示的平面内切换型液晶显示装置的一个子像素的平面示意图。
图5是图4所示的平面内切换型液晶显示状置沿V-V线的剖面图。
图6是本发明平面内切换型液晶显示装置第一实施方式施加电压时的立体示意图。
图7是本发明平面内切换型液晶显示装置第二实施方式一个子像素的平面示意图。
图8是本发明平面内切换型液晶显示装置第三实施方式一个子像素的平面示意图。
图9是本发明平面内切换型液晶显示装置第三实施方式的电极排布图。
图10是本发明平面内切换型液晶显示装置第四实施方式一个子像素的平面示意图。
图11是本发明平面内切换型液晶显示装置第四实施方式一个子像素的电极排布示意图。
图12是本发明平面内切换型液晶显示装置第五实施方式的剖面示意图。
具体实施方式
请参阅图3，是本发明平面内切换型液晶显示装置未施加电压时的立体示意图。本发明平面内切换型液晶显示装置200包括一彩色滤光片基板21、一薄膜晶体管基板22及夹在该彩色滤光片基板21与薄膜晶体管基板22之间的液晶层25。一上偏光片23与一下偏光片24分别设置在该彩色滤光片基板21与薄膜晶体管基板22的外侧。该液晶层25包括掺杂有对掌性掺杂剂(Chiral Dopant)之正型液晶分子251。
请参阅图4及图5，是本发明平面内切换型液晶显示装置第一实施方式一像素区域的平面示意图及剖面图。该薄膜晶体管基板22包括一下基板221，多个共用电极26形成在下基板221，一绝缘层222覆盖该共用电极26，多个像素电极27与数据线28形成在该绝缘层222上，一钝化层223覆盖在该多个像素电极27与数据线28上，一下配向膜224形成在该钝化层223上并且与液晶层25相接触。该绝缘层222材料是二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)，该钝化层223材料是二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)。
该彩色滤光片基板21包括一上基板211，一彩色滤光片212及一设置在该上基板211内侧的上配向膜213。
该上配向膜213与下配向膜224的预倾角度很小，一般是0°～10°，液晶层25的液晶分子251长轴大致平行于基板平面。其中，上配向膜213与下配向膜224的摩擦方向大致成90°，上基板211与下基板221之间的液晶分子251在未施加电压时成90°扭曲排列，以形成一扭曲向列型的液晶层25。该上配向膜213与下配向膜224的材料是聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)，其中该下配向膜224对液晶分子251的锚钩能(Anchoring Strength)远小于上配向膜213对液晶分子251的锚钩能。
该上偏光片23的偏振轴与上配向膜213的摩擦方向平行，所以，靠近该上配向膜213的液晶分子251长轴方向与上偏光片23的偏振轴平行。该下偏光片24的偏振轴与上偏光片23的偏振轴平行。
一栅极线29形成在下基板221上并横向延伸，该带状的数据线28形成在下基板221并纵向延伸。相互垂直的栅极线29与数据线28形成一像素区域，每一像素区域至少包括一位于栅极线29与数据线28交叉处的薄膜晶体管20，该薄膜晶体管20包括一栅极201、一源极203及一漏极202。其中该栅极201与栅极线29相连，源极203与数据线28相连，漏极202与像素电极27相连。该共用电极26与像素电极27均是直条形带状电极并且平行间隔设置，两者均由透明导电材料制成，如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)。该共用电极26与像素电极27也可以由导电金属材料制成。
像素电极27与共用电极26间未施加电压时，液晶层25的液晶分子251成90°扭曲排列，从背光源(图未示)发出的光线通过下偏光片24时转变成偏振方向与下偏光片24的偏振轴平行的线偏振光，该线偏振光经过液晶层25后，其偏振方向扭转90°，转变成与上偏光片23的偏振轴垂直的线偏振光，所以该线偏振光被上偏光片23吸收，此时该平面内切换型液晶显示装置200显示暗态。
请参阅图6，是本发明平面内切换型液晶显示装置第一实施方式施加电压时的立体示意图。当在像素电极27与共用电极26之间施加一定电压时，将产生一平行于基板平面的电场E2，在该电场E2的作用下，液晶分子251的长轴朝平行于该电场E2的方向偏转，由于上下配向膜213、224的预倾角很小，且下配向膜224对液晶分子251的锚钩能远小于上配向膜213对液晶分子251的锚钩能，所以在电场E2的作用下，液晶分子251大致成水平且均匀排列。光线通过该液晶层25后，其偏振方向不会发生变化，光线能穿过上偏光片23，此时该平面内切换型液晶显示装置200显示亮态。
由于未施加电压时每一液晶分子251排列不一致，在电场E2的作用下，液晶分子251的长轴从初始状态到平行于电场E2方向时所需的时间短，所以本发明平面内切换型液晶显示装置200具有响应速度快的优点。另外，本发明平面内切换型液晶显示装置200是利用扭曲排列的液晶分子251来改变通过液晶层25的光线的偏振方向以实现图像显示的目的，因此可允许液晶层25厚度具有较大的误差范围，对制程的要求不如现有技术高，所以可提高生产良率。此外，本发明平面内切换型液晶显示装置还200具有广视角的优点。
请参阅图7，是本发明平面内切换型液晶显示装置第二实施方式一子像素区域的平面示意图。该平面内切换型液晶显示装置300与平面内切换型液晶显示装置200的区别在于，共用电极36与像素电极37分别具有一弯曲部分(未标示)，该弯曲部分成“>”状，该共用电极36与像素电极37相互间隔并平行设置。在共用电极36与像素电极37之间施加一电压时产生两平行于基板(图未示)的电场E21、E22，该电场E21与电场E22的方向不同，由于液晶分子351是正型液晶，液晶分子351在该两电场E21、E22作用下旋转并且分别平行于该电场E21、E22。所以该弯曲的共用电极36与像素电极37及液晶分子351将一子像素分成两个不同的区域，该两个不同的区域具有不同的视角特性，所以该平面内切换型电场液晶显示装置300可消除本发明第一实施方式平面内切换型液晶显示装置200中由于液晶分子251仅朝一方向偏转而存在的色偏问题，从而提高显示品质。
请参阅图8，是本发明平面内切换型液晶显示装置第三实施方式一子像素的平面示意图。该平面内切换型液晶显示装置400与平面内切换型液晶显示装置300的区别在于，该共用电极46包括第一弯曲部分461、第二弯曲部分462及第三弯曲部分463。请同时参阅图9，该共用电极46的第一弯曲部分461、第二弯曲部分462及第三弯曲部分463分别包括第一侧边4611、4621、4631与第二侧边4612、4622、4632。第一侧边4611、4621、4631分别与第二侧边4612、4622、4632首尾相连形成三个弯曲角(未标示)。每一弯曲部分461、462、463的第一侧边4611、4621、4631及第二侧边4612、4622、4632长度均相等。该第一侧边4611、4621、4631彼此倾斜设置互不平行，第二侧边4612、4622、4632也是彼此倾斜设置互不平行。当在共用电极46与像素电极47之间施加一定电压时，共用电极46与像素电极47之间产生平行于基板(图未示)的电场E31、E32、E33、E34、E35、E36。该各电场的方向不同，每一子像素区域的液晶分子451沿六个不同的方向排列，每子像素区域分割成六个区域，每一个区域具有不同的视角特性，因而可提高视角并且使各视角的对比度相同，从而提高显示品质。
请参阅图10，是本发明平面内切换型液晶显示装置第四实施方式一子像素的平面示意图。该平面内切换型液晶显示装置500与平面内切换型液晶显示装置200的区别在于，该共用电极56与像素电极57为相似的波浪形结构。请同时参阅图11，波浪形的共用电极56与像素电极57相互平行且交错排列，当在像素电极57与共用电极56之间施加一定的电压时，形成平行于基板(图未示)并且连续变化的电场。液晶分子551在连续电场的作用下偏转，其偏转方向也是连续变化，从而形成连续域，可消除液晶分子仅朝单一方向偏转时所产生的色偏缺陷，可以进一步改善视角并加强色彩方面的表现。
本实施方式平面内切换型液晶显示装置500的共用电极56与像素电极57的形状不仅限于波浪形，其它可形成与基板平行的连续电场的电极形状也可以被采用，如弧形、平滑连接的直线与曲线构成的电极也可适用。
请参阅图12，是本发明第五实施方式平面内切换型液晶显示装置600的剖面示意图。其与第一实施方式平面内切换型液晶显示装置200的区别在于，上偏光片63与下偏光片64的偏振轴互相垂直。未施加电压时，该平面内切换型液晶显示装置600显示亮态。
本发明中，像素电极与共用电极也可以设置在同一基板的同一层上，也可以设置在不同基板上。本发明的偏光片也可以设置在基板的内侧。
权利要求
1.一种平面内切换型液晶显示装置，包括两相对设置的上基板与下基板、一夹于上基板与下基板之间的液晶层、两分别设置在上基板与下基板的上偏光片与下偏光片、多个像素电极与共用电极及两分别设置在上基板与下基板内侧的上配向膜与下配向膜，其特征在于该上配向膜与下配向膜的摩擦方向大致成90度，形成一扭曲向列型的液晶层。
2.如权利要求1所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该下配向膜的锚钩能大于上配向膜的锚钩能。
3.如权利要求2所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该下偏光片的偏振轴平行于靠近该下配向膜表面处的液晶分子的长轴。
4.如权利要求3所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该像素电极与共用电极是长条型。
5.如权利要求1或3所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于当施加电压时像素电极与共用电极之间产生至少具有两个方向的电场。
6.如权利要求5所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该像素电极与共用电极是弯折形。
7.如权利要求5所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该像素电极与该共用电极是曲线型。
8.如权利要求7所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该像素电极与该共用电极是波浪型。
9.如权利要求7所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该像素电极与该共用电极是弧形。
10.如权利要求7所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该像素电极与该共用电极是由直线与曲线平滑连接而成。
11.如权利要求1所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该像素电极与共用电极形成在下基板上。
12.如权利要求1所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该像素电极与共用电极形成在不同的基板上。
13.如权利要求1所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该上偏光片与下偏光片分别形成于相应基板的靠近液晶层一侧。
14.如权利要求1所述的平面内切换型液晶显示装置，其特征在于该液晶层包括掺杂有对掌性掺杂剂的正型液晶材料。
全文摘要
本发明公开一种平面内切换型液晶显示装置，包括两相对设置的上基板与下基板、一夹于上基板与下基板之间的液晶层、两分别设置在上基板与下基板的上偏光片与下偏光片、多个像素电极与共用电极及两分别设置在上基板与下基板内侧的上配向膜与下配向膜，该上配向膜与下配向膜的摩擦方向大致成90度，形成一扭曲向列型的液晶层。
文档编号G02F1/133GK1746754SQ20041005149
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月11日 优先权日2004年9月11日
发明者林泽民, 陈鹊如, 彭家鹏 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 群创光电股份有限公司