专利名称：垂直取向模式的液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示装置，特别是涉及一种能够改善黑纹的垂直取向模式的液晶显示装置。
背景技术：
液晶显示装置(liquid crystal display，LCD)是通过改变液晶层两侧的电压来改变液晶分子的取向，从而控制透射光的强弱来实现图像显示。液晶显示装置通常由背光模块、相对设置的第一基板和第二基板以及填充在第一基板和第二基板之间的液晶层构成，第二基板上的显示区域包含多个像素区域，其内设置有薄膜晶体管(TFT)以及像素电极，薄膜晶体管充当开关元件；第一基板和第二基板的内侧上形成有配向膜，外侧设置有偏光板。
目前常用的液晶显示装置显示模式有TN(Twist Nemetic)、IPS(InPlane Switching)和VA(Vertical Alignment，垂直取向)模式。TN型液晶显示装置的主要缺点为视角范围比较窄，IPS模式的液晶显示装置改善了TN的缺点，其视角可以达到170度以上，但是由于其模式是通过液晶分子在平面内转动而实现画面显示，其响应速度慢。VA模式液晶显示装置采用负型液晶材料，在关态时，液晶分子垂直于第一、二基板排列，所以可以得到较好的黑态，实现较高的对比度。为了触发液晶分子在电压加上以后发生取向偏转，如图1和图2所示，VA模式的液晶显示装置在第一基板10或第二基板20上设置有凸起13或者沟槽24，第一基板10和第二基板20的内侧设置有配向膜17和27，其作用是使液晶分子31在不加电压的情况下呈现垂直于基板10和20表面的方向排列，此时液晶分子31没有双折射效应而表现出黑态。而当液晶层30的两侧加上电压以后，如图2所示，液晶分子31的取向发生偏转，通过控制液晶层30两侧的电压就可以控制液晶分子31的取向偏转的大小，从而实现对透射光的强弱的调制。
但是对VA模式的液晶显示装置，在像素区域的边缘容易出现多种类型的黑纹，如图3、图4所示，黑纹40、黑纹41和黑纹42的出现，会导致液晶显示装置光的透过率下降，影响液晶显示装置的显示效果。其中，黑纹40在文献中称之为向错型黑纹(disclination)，它主要是由于像素电极26的边缘电场对液晶分子31的作用力方向与凸起13或者沟槽24对液晶分子31的作用力方向相差较大，从而使液晶分子31排列紊乱而形成。
而黑纹41和黑纹42属于另外一种类型的黑纹，其产生机制是在像素区域边缘处的液晶分子31受到像素电极26的边缘电场的作用，其取向与第二基板20侧或第一基板10侧的偏光板28或18的透过轴方向保持一致。而对VA模式的LCD，如图5所示，X轴为偏光板18的透过轴，Y轴为偏光板28的透过轴，有如下的透过率公式IT=I0sin22α×sin2(δ2)]]>其中IT表示透射光强，I0表示入射光强，α为液晶分子31取向投影与偏光板透过轴的夹角，δ为整个液晶盒(包括液晶层和偏光板)的位相延迟。由上述公式可以看出，当某处的液晶分子31取向的投影与第二基板20侧或者第一基板10侧的偏光板28或18的透过轴方向保持一致时，该处就表现为黑态。
对于黑纹40这种类型的黑纹，美国专利US6724452提出可以在第一基板10上增加辅助凸起结构14来加以消除，如图6、图7所示。在图6、图7中，辅助凸起结构14与第一基板10上原有的凸起13连成一体，并且辅助凸起结构14与像素电极边缘261的方向平行。这样，辅助凸起结构14就可以有效地抑制住像素电极26的边缘电场的作用，使得黑纹40消失，而只出现黑纹42这样类型的黑纹。
但是对于黑纹41和黑纹42这样一种类型的黑纹，辅助凸起结构14却无能为力，到目前为止也还没有一个比较好的办法可以加以完全消除。一般的解决办法是在第一基板10上增加BM(黑矩阵)的宽度，把黑纹41、42出现的区域进行遮挡，但是这种结构会降低液晶显示装置的开口率。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种能够改善黑纹、增加光透过率的垂直取向模式的液晶显示装置。
为达上述目的，本发明提供了一种垂直取向模式的液晶显示装置，包括相对设置的第一基板和第二基板；一液晶层，填充在第一基板和第二基板之间；所述第二基板上形成有多个具有像素电极的像素区域，所述第一基板上形成有共用电极，所述像素电极或共用电极上形成有沟槽或凸起；其中所述像素电极的边缘面呈凹凸不平状。
所述的像素电极的边缘面可以为波浪状或锯齿状。
基于上述构思，本发明的垂直取向模式的液晶显示装置由于像素电极的边缘面呈凹凸不平状，可以有效地改变像素电极的边缘电场分布，使像素区域透光区边缘的液晶分子取向发生改变，从而达到改善黑纹和增加光透过率的目的，且本发明无需在第一基板上增加BM的宽度，不会影响开口率。而且按照本发明结构的像素电极，无需增加任何工艺步骤，只需要修改像素电极掩膜板的图形，不会增加像素电极的生产成本。
为了更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，不构成对本发明的限制。
图1是VA模式LCD在不加电压时液晶分子排列示意图；图2是VA模式LCD在加上电压时液晶分子排列示意图；图3是VA模式LCD的像素区域部分边缘区域出现的黑纹示意图；图4是VA模式LCD的像素区域其它部分边缘区域出现的黑纹示意图；图5是VA模式LCD中液晶分子取向与偏光板透过轴的关系示意图；图6是VA模式LCD的像素区域部分边缘区域加上辅助凸起结构后出现的黑纹示意图；图7是传统的VA模式LCD的像素区域结构示意图；图8是传统的VA模式LCD的像素电极的结构示意图；图9～图11是本发明实施例中的像素电极的结构示意图。
图中10.第一基板13.凸起14.辅助凸起结构
17、27.配向膜18、28.偏光板20.第二基板24.沟槽26.像素电极261.像素电极的边缘30.液晶层 31.液晶分子40、41、42.黑纹具体实施方式
下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。
图1是VA模式LCD在不加电压时液晶分子排列示意图；图2是VA模式LCD在加上电压时液晶分子排列示意图；图9-图11是本发明实施例中的像素电极的结构示意图。
参照图1、图2和图9，垂直取向模式的液晶显示装置，包括相对设置的第一基板10、第二基板20及填充在第一基板10和第二基板20之间的液晶层30，第二基板20上形成有多个像素电极26，第一基板10上形成有共用电极层，像素电极26或共用电极上形成有凸起13或沟槽24，像素电极26的边缘面呈凹凸不平状。
液晶层30由介电常数为负且各向异性的液晶材料构成，像素电极26和共用电极均采用透明导电材料制成，如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化锌锡)等；另外，垂直取向模式的液晶显示装置还包括设置在第一、第二基板10和20内侧的VA型配向膜17、27，设置在基板10和20外侧的偏光板18、28等。
第二基板20上，多条平行排列的栅极线与多条平行的信号线相互垂直，所述栅极线和信号线之间设置有绝缘膜，栅极线和信号线间的每一交叠处设置一薄膜晶体管(TFT)，TFT器件充当开关元件，每两相邻扫描线和信号线定义出像素区域(图中均未示)，像素区域内设置有像素电极26。
参照图1，在未加电压状态下，薄膜晶体管为OFF状态，由于配向膜17和27、凸起13和沟槽24的限制、从而位于凸起13和沟槽24之间的间隙区域的液晶分子31大致垂直于第一、第二基板10和20，位于凸起13附近的液晶分子31的取向大致垂直于凸起13的斜面，由于光沿着液晶分子31的分子轴方向传输时，不会产生双折射，又因为分别设置在第一基板10和第二基板20上的偏光板17、27的偏光轴相互垂直，因此，该状态下的垂直取向模式的液晶显示装置处于暗态。
参照图2，在加电压状态下，薄膜晶体管为ON状态，在液晶层30上施加垂直于第一基板10和第二基板20的电场，由于液晶分子31为负介电常数且各向异性的液晶材料，在电场作用下，该液晶分子31将向与电场方向垂直的方向偏转，加上凸起13的限制，使得该第一基板10和第二基板20之间的所有液晶分子31的取向沿与基板10、20相倾斜的方向排列，此时，光的入射方向与液晶分子31的分子轴方向存在一定夹角，因此该入射光的偏振态将发生改变，将有部分光能量从设置在该第一基板10的偏光板17出射，即该状态下的垂直取向模式的液晶显示装置处于亮态。
参照图6和图7，第一基板10的共用电极上还设置有辅助凸起结构14，辅助凸起结构14和第一基板10上的凸起13连成一体，且与像素电极26的边缘261平行，可以有效的抑制住像素电极26的边缘电场的作用，使得向错型黑纹40消失。
参照图9～11，像素电极26的边缘261面呈凹凸不平状，像素电极26的边缘261可以呈锯齿状或者波浪状，锯齿状由几条近似直线连接而成，波浪状由几条近似曲线连接而成，也可以由锯齿状和波浪状混合连接而成，锯齿状或者波浪状在像素电极26的边缘261上可以连续分布也可以不连续分布，如图8所示，对应于辅助凸起结构14的位置的像素电极26的边缘261呈波浪状或是锯齿状，其他位置可以呈直线状。
本发明上述实施例所给出的垂直取向模式的液晶显示装置，在无需增加第一基板10上BM宽度的情况下，通过修改像素电极26的边缘261形状来改变像素电极26的边缘电场分布，使像素区域边缘的液晶分子31取向发生改变，从而可以有效地改善黑纹41和42，增加液晶显示装置光的透过率。同时按照本发明的像素电极26形状，也无需增加任何工艺步骤，只需要修改像素电极26掩膜板的图形即可，不会增加像素电极26的生产成本。
权利要求
1.一种垂直取向模式的液晶显示装置，包括相对设置的第一基板和第二基板；一液晶层，填充在第一基板和第二基板之间；所述第二基板上形成有多个具有像素电极的像素区域，第一基板上形成有共用电极，所述像素电极或共用电极上形成有沟槽或凸起；其中所述像素电极的边缘面呈凹凸不平状。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述的像素电极的边缘面呈波浪状或锯齿状。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述的像素区域透光区的边缘所对应的共用电极上设置有与凸起连成一体的辅助凸起结构。
4.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于所述的波浪或锯齿状在像素电极的边缘上呈不连续分布。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于所述的像素电极的边缘呈波浪或锯齿状的位置与所述的辅助凸起结构的位置相对应。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的液晶显示装置，其特征在于所述的像素电极、共用电极的材料为铟锡氧化物。
全文摘要
本发明公开了一种垂直取向模式的液晶显示装置，包括相对设置的第一基板和第二基板；一液晶层，填充在第一基板和第二基板之间；所述第二基板上形成有多个具有像素电极的像素区域，所述第一基板上形成有共用电极，所述像素电极或共用电极上形成有沟槽或凸起；其中所述像素电极的边缘面呈凹凸不平状；可以有效地改变像素电极的边缘电场分布，使像素区域透光区边缘的液晶分子取向发生改变，从而达到改善黑纹和增加光透过率的目的。
文档编号G02F1/133GK101038408SQ20071004020
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者刘选斌, 孙荣阁, 曹文一 申请人:上海广电光电子有限公司