液晶显示装置的制作方法

本申请要求于2015年12月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0182125的优先权，通过引用将该专利申请的公开内容结合在此。

技术领域

本公开内容涉及一种液晶显示装置，尤其涉及一种通过将子像素之间的响应速度的差异最小化来提高色彩显示质量的液晶显示装置。

背景技术：

液晶显示装置是包括液晶层的显示装置。通过调整来自诸如背光单元之类的光源的光的透射率驱动液晶显示装置。近年来，对于具有高分辨率和低功耗的液晶显示装置的需求增加。

液晶显示装置包括多个像素和配置成驱动多个像素的多个像素电极。当给像素电极施加像素驱动电压时，液晶层中的液晶分子由于像素驱动电压与施加至公共电极的公共电压之间的电压差而旋转。透射的光量根据液晶分子的旋转程度而变化，因而显示图像。在这点上，像素电极可排列成各种阵列图案，阵列图案可影响液晶显示装置的特性。

图1A是用来解释常规液晶显示装置的平面图。图1A图解了包括红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B的像素内的部件。参照图1A，常规液晶显示装置在示例性红色子像素R中包括数据线10、栅极线20、栅极电极30、源极电极40、漏极电极50和像素电极60R。数据线10传输数据信号，栅极线20传输用于操作薄膜晶体管的扫描信号。在源极电极40与漏极电极50之间形成沟道，沟道响应于扫描信号将数据信号传输至像素电极60R，像素电极60R通过孔H连接至漏极电极50。

像素电极60R自连接至漏极电极50的部分起分割成三部分并且以某一角度倾斜延伸。此外，分割成三部分的像素电极60R在对称方向上再次倾斜并电连接。因而，像素电极60R不是形成直线，而是倾斜并延伸。在常规液晶显示装置中，各个子像素R、G和B上的像素电极60R、60G和60B具有相同的倾斜角度。换句话说，分别设置在红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B上的像素电极60R、60G和60B具有倾斜角度基本相同的相同形状。

图1B是用来解释常规液晶显示装置中的液晶旋转时间的图表。图1B中的图表显示了当用于显示具体灰度级的电压转变为用于显示另一具体灰度级的电压时液晶的旋转时间。在此，X轴上的灰度级是初始灰度级，Y轴上的灰度级是变化后的灰度级。图表中的值代表用于从初始灰度级变为变化后的灰度级所需的时间。

参照图1B，在常规液晶显示装置中，从初始灰度级G0，即黑色灰度级变为灰度级G255需要花费13.3μs。此外，从初始灰度级G0变为灰度级G191需要花费23.7μs，并且从初始灰度级G0变为灰度级G63需要花费27.8μs。随着灰度级的差增加，要施加的数据电压的差增加，因而液晶能够以更高的速度旋转。在液晶显示装置中，一个像素中设置有至少三个子像素，并且三个子像素能被控制为分别显示不同的灰度级。此外，当像素的灰度级变化时，液晶旋转时间可影响色彩显示质量。

为了检查液晶显示装置的色彩显示质量，可使用各种方法。例如，可使用给像素应用具体图案并且检查是否能够识别到期望颜色而没有不一致性的方法。图1C提供了解释常规液晶显示装置中的像素变化的示意图。

图1C的(a)图解了多个示例性像素，并且图解了具有例如(255、191、63)的RGB值的具体颜色的像素PXL1以及具有例如(0、0、0)的RGB值的黑色状态的像素PXL2。在此，可应用能使黑色状态的像素PXL2具有(255、191、63)的RGB值的颜色的图案。

期望地，像素PXL2需要立即变为具有RGB值(255、191、63)的颜色的像素。然而，如上面参照图1B所述，液晶旋转时间在每个子像素中是不同的。因此，首先显示具体颜色。在图1B中，“Rrising”表示红色子像素中的液晶旋转所需的时间，该时间大约为13μs。此外，“Grising”表示绿色子像素中的液晶旋转所需的时间，其大约为23μs，“Brising”表示蓝色子像素中的液晶旋转所需的时间，其大约为27μs。因此，参照图1C的(b)，在13μs与23μs之间的时段期间仅红色子像素透射红色光。参照图1C的(c)，在大约24μs之后，蓝色子像素和绿色子像素中的所有液晶旋转，因而能够识别到期望的颜色。

大约24μs是较短的时间段，但人眼能识别到大约8μs或更大的时间差。因此，当像素从黑色状态变为具有具体灰度级的颜色时，首先旋转的液晶的颜色被首先识别到。当持续发生灰度级的这种变化时，会发生拖尾(tailing)。

技术实现要素：

根据相关技术，具有具体灰度级的颜色的子像素之间的液晶旋转时间差增加，并且响应速度的差异相应增加。因而，对于将子像素之间的响应速度的差异最小化的需求增加。

在这点上，本发明的发明人认识到子像素中包括的像素电极的形状能够改变液晶旋转时间。此外，本发明的发明人认识到通过分别在不同的方向上延伸子像素中的像素电极能够减小液晶旋转时间差。

本发明要实现的一个目的是提供一种液晶显示装置，所述液晶显示装置在子像素内具有新颖的像素电极结构，以减小子像素之间的液晶旋转时间差，并因而将子像素之间的响应速度的差异最小化。

本发明要实现的另一个目的是提供一种液晶显示装置，所述液晶显示装置即使在配置成将子像素之间的响应速度的差异最小化的新颖像素电极结构的情况下仍具有高可靠性。

本发明的目的不限于上述目的，上面未提到的其他目的通过下面的描述对于所属领域普通技术人员来说将是显而易见的。

根据本发明的一个方面，提供了一种液晶显示装置。所述液晶显示装置包括：第一像素电极，所述第一像素电极的至少一部分在第一方向上延伸；和第二像素电极，所述第二像素电极的至少一部分在不同于所述第一方向的第二方向上延伸，其中所述第一像素电极和所述第二像素电极包括在同一像素中并且分别设置在同一像素中的不同子像素中。

根据本发明的另一个方面，提供了一种液晶显示装置。所述液晶显示装置包括：像素阵列，所述像素阵列包括具有多个子像素的多个像素；和对应于所述像素阵列的滤色器，其中所述多个子像素的每一个子像素包括像素电极，所述像素电极在一方向上延伸，所述方向被确定为使得在施加相同电压时所述多个子像素中的至少一些子像素分别具有不同的液晶旋转时间。

本发明的详细描述和附图中将包括其他示例性实施方式的细节。

根据本发明，子像素中分别使用具有不同倾斜角度的像素电极。因而，可将当显示各种颜色时子像素之间的响应速度的差异最小化。

此外，根据像素电极的变化的倾斜角度，其他部件对应于像素电极进行配置。因而，即使通过配置成将子像素之间的响应速度的差异最小化的像素电极，也可保持液晶显示装置所需的特性。

本发明的效果不限于前述效果，本申请中包括各种其他效果。

附图说明

将从下面结合附图的详细描述更清楚地理解本发明的上述和其他的方面、特征和其他优点，其中：

图1A是用来解释常规液晶显示装置的示意平面图；

图1B是用来解释常规液晶显示装置中的液晶旋转时间的图表；

图1C提供了解释常规液晶显示装置中的像素变化的示意图；

图2是根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置的平面图；

图3A是图解根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置的一个子像素中设置的像素电极的放大平面图；

图3B是图解根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置的另一个子像素中设置的像素电极的放大平面图；

图4是用来解释根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置中的液晶旋转的示意性剖面图；以及

图5提供了用来解释根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置中的像素变化的示意图。

具体实施方式

从下面参照附图描述的示例性实施方式将更清楚地理解本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明不限于下面的示例性实施方式，而是可以以各种不同的形式实现。提供这些示例性实施方式仅是为了使本发明的公开内容完整并且将本发明的范畴充分提供给本发明所属领域的普通技术人员，本发明将由所附权利要求书限定。

为了描述本发明的示例性实施方式而在附图中显示出的形状、尺寸、比例、角度、数量等仅仅是示例，本发明并不限于此。相似的参考标记一般在整个本申请中表示相似的元件。此外，在下面的描述中，可能省略对公知相关技术的详细解释，以避免不必要地使本发明的主题模糊不清。在此使用的诸如“包括”、“具有”、和“包含”之类的术语一般旨在允许添加其他部件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。

即使没有明确说明，要素仍被解释为包含通常的误差范围。

当使用诸如“在……上”、“在……上方”、“在……下方”和“在……之后”之类的术语描述两部分之间的位置关系时，可在这两个部分之间设置一个或多个部分，除非这些术语与术语“紧接”或“直接”一起使用。

当称一元件或层位于另一元件或层“上”时，其可直接位于另一元件或层上，或者可存在中间元件或层。

尽管使用了术语“第一”、“第二”等描述各种部件，但这些部件不受这些术语限制。这些术语仅仅是用于区分一个部件与其他部件。因此，在本发明的技术构思内，下面提到的第一部件可以是第二部件。

在整个申请中，相同的参考标记表示相同的元件。

为了便于解释而呈现了附图中示出的每个部件的尺寸和厚度，所以本发明不必限于每个部件的所示出的尺寸和厚度。

本发明各实施方式的特征能够彼此部分或整体地结合或组合，并且能够以各种技术方式进行互锁和操作，且这些实施方式能够独立地或彼此相关联地实施。

下文中，将参照附图详细描述本发明的各示例性实施方式。

图2是根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置的平面图。在图2中，为了图示简便，省略了对其上设置有滤色器的上基板、液晶层、公共电极和取向膜的图示。根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置100包括包含多个像素的像素阵列。像素阵列中的多个像素之一包括红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B。参照图2，图解了组成一个像素的三个子像素R、G和B。液晶显示装置100在一个子像素中包括多条数据线110、多条栅极线120、从栅极线120突出的栅极电极130、从数据线110突出的源极电极140、有源层、漏极电极150、以及像素电极160R。

参照图2，像素电极160R通过孔H连接至漏极电极150。像素电极160R在与栅极线120的方向GLD垂直的方向上具有长度W1。像素电极160R在与栅极线的方向GLD垂直的方向上的长度W1对于子像素R、G和B来说相同。像素电极160R在与栅极线120的方向GLD垂直的方向上延伸，然后倾斜并再次延伸。像素电极160R倾斜并延伸的原因是给液晶提供方向性。此外，当像素电极160R倾斜并延伸时，其可影响透射率和响应速度。

根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置100具有这样的结构：当一个子像素以具体角度倾斜时，另一个子像素以不同于该具体角度的角度倾斜。换句话说，液晶显示装置100在一个子像素中包括像素电极160R，像素电极160R的至少一部分在具体方向上延伸，并且液晶显示装置100还在另一个子像素中包括像素电极160G，像素电极160G的至少一部分在不同于所述具体方向的方向上延伸。参照图2，红色子像素R的像素电极160R基于与栅极线120的方向GLD垂直的线以角度Θ2倾斜，然后延伸。同时，分别位于绿色子像素G和蓝色子像素B中的像素电极160G和像素电极160B基于与栅极线120的方向GLD垂直的线以角度Θ3倾斜，然后延伸。

像素电极的倾斜角度影响设置于像素电极上的液晶的旋转时间。

[等式1]

|T|＝Δε·sin2θ_x·E²

在此，|T|表示液晶旋转时间，Δε表示长轴方向与短轴方向之间的介电常数的差，θ_x表示基于与方向GLD垂直的线的倾斜角度，E表示电场矢量。根据等式1，随着倾斜角度增加，施加至液晶的电能的量增加，因而液晶旋转时间减小。

在根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置100中，基于等式1确定子像素中的像素电极的延伸方向。当像素电极的延伸方向被确定为在每个子像素中不同时，液晶旋转时间在每个子像素中不同。因而，能够调整一个像素中的每个子像素的响应速度。

此外，像素电极的倾斜角度是在子像素之间彼此相对确定的。为了减少红色拖尾，可减小绿色子像素G和蓝色子像素B的液晶旋转时间。就是说，红色子像素R中的像素电极160R的倾斜角度可分别小于绿色子像素G或蓝色子像素B中的像素电极160G或像素电极160B的倾斜角度。因此，在具体颜色灰度级时红色子像素R的液晶旋转时间可设为与绿色子像素G和蓝色子像素B的液晶旋转时间基本相同。在此，当液晶旋转时间基本相同时，在具体颜色灰度级时子像素R、G和B之间的液晶旋转时间差例如可以是8μs或更小。

参照图2，红色子像素R中的像素电极160R可在从与栅极线120的方向GLD垂直的方向倾斜大约10度的方向上延伸。与红色子像素R相邻的绿色子像素G中的像素电极160G可在从与栅极线120的方向GLD垂直的方向倾斜大约15度的方向上延伸。此外，蓝色子像素B中的像素电极160B也可在倾斜大约15度的方向上延伸。然而，本发明不限于此。像素电极160R、160G和160B之间的倾斜角度的差可从3度到7度。当倾斜角度的差小于3度时，液晶旋转时间没有大的不同。当倾斜角度的差大于7度时，倾斜角度的差会导致透射率和存储电容Cst的变化。因而，很难应用这些差。

与各个子像素R、G和B中的所有像素电极全在倾斜大约10度的方向上延伸的常规液晶显示装置相比，图2中所示的各个子像素R、G和B中的仅绿色和蓝色子像素的像素电极在倾斜大约15度的方向上延伸的根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置100在绿色子像素G和蓝色子像素B中具有更短的液晶旋转时间。因此，例如，当像素的颜色从黑色变为其中红色具有相对较高比例的颜色时，能够减少红色拖尾。

在图2所示的示例性实施方式中，作为示例描述了红色拖尾。然而，本发明不限于此。本发明的结构能够用于消除由于子像素R、G和B之间的响应速度的差异导致的各种缺陷。此外，根据本发明一示例性实施方式，当绿色子像素和蓝色子像素具有比红色子像素更高的响应速度时，观察到当显示一灰度级或另一颜色时用户的视觉感受得到保持。

下文中，将分别参照图3A和图3B详细描述像素电极160R和160G的结构。图3A是图解作为根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置的一个子像素的红色子像素R中设置的像素电极160R的放大平面图。图3B是图解作为根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置100的另一个子像素的绿色子像素G中设置的像素电极160G的放大平面图。

参照图3A，红色子像素R的像素电极160R包括如上所述基于与栅极线的方向GLD垂直的方向以Θ2倾斜然后延伸的第一子电极。此外，红色子像素R的像素电极160R包括基于与栅极线平行的方向GLD在与第一子电极的延伸方向对称的方向上延伸的第二子电极。此外，“<”形的连接子电极将第一子电极和第二子电极连接。

参照图3B，绿色子像素G的像素电极160G包括基于与栅极线的方向GLD垂直的方向以Θ3倾斜然后延伸的第一子电极。此外，绿色子像素G的像素电极160G包括基于与栅极线平行的方向GLD在与以Θ3倾斜的方向对称的方向上延伸的第二子电极。此外，“<”形的连接子电极将第一子电极和第二子电极连接。

连接子电极从垂直于栅极线的方向倾斜Θ4，并且在红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B中具有相同的倾斜角度Θ4。

为了使子像素具有相同的特性，常规液晶显示装置包括以具有相同倾斜角度的相同图案延伸的像素电极。然而，在根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置100中，尽管子像素中的像素电极160R、160G和160B具有不同的倾斜角度，但子像素具有相同的特性。

当倾斜角度在子像素R、G和B之间不同时，在Cst中可存在不均匀性。在根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置100中，像素电极160R、160G和160B具有相同的面积，以便即使倾斜角度不同仍使子像素R、G和B具有均匀的Cst。当在保持与上述长度(图2中的W1)垂直的长度的同时，像素电极160R和160G具有相同的面积但其倾斜角度增加时，像素电极160G的长度(图2中的W1)减小。在这种情形中，具体子像素中的薄膜晶体管的位置可根据像素电极160R和160G移动。因此，在像素电极与数据线之间的寄生电容Cdp中可存在不均匀性。为抑制这种问题，参照图3A和图3B，各个像素电极160R和160G的宽度W2和W3被调整为彼此不同，使得像素电极160R和160G具有相同的尺寸和相同的长度W1。例如，图3A的红色子像素R中的像素电极160R的宽度W2小于绿色子像素G中的像素电极160G的宽度W3。因为保持相同的长度W1，所以像素电极160R和160G分别与薄膜晶体管连接的部分在子像素R和G中具有相同的结构。尽管子像素R和G中的像素电极160R和160G具有不同的倾斜角度，但Cdp、晶体管充电特性等可不受影响。此外，尽管像素电极160R和160G具有不同的倾斜角度，但像素电极160R和160G具有相同的尺寸和相同的长度。因而，Cst在子像素之间能保持一致。

图4是用来解释根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置中的液晶旋转的示意性剖面图。液晶显示装置100包括位于下基板171上的栅极电极130、覆盖栅极电极130的栅极绝缘层172、有源层、源极电极140、漏极电极150、涂覆层、公共电极173、绝缘层174、像素电极160G、用于给液晶185R和185G提供取向控制能力的取向膜175、液晶层180、上基板178、黑矩阵177、以及滤色器176R和176G。

图4图解了红色子像素R和绿色子像素G。红色滤色器176R包括在红色子像素R中，绿色滤色器176G包括在绿色子像素G中。液晶层180包括多个液晶185R和185G，液晶185R和185G可以是负型液晶或正型液晶。在此，像素电极160R和160G的倾斜角度可根据液晶的类型而不同地设置。

当给像素电极160R和160G施加数据信号时，液晶185R和185G旋转。图4图解了当分别给红色子像素R的像素电极160R和绿色子像素G的像素电极160G施加用于显示呈现灰色以外的其他颜色的灰度级的电压时液晶185R和185G的旋转。

参照图4，由虚线表示的液晶代表黑色状态的液晶，由实线表示的液晶185R和185G代表给像素电极160R和160G施加数据信号之后的液晶。红色子像素中的像素电极160R被施加具有用于显示例如G255灰度级的高电压的数据信号。绿色子像素中的像素电极160G被施加具有用于显示例如G191灰度级的电压的数据信号。

在根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置100中，绿色子像素中的像素电极160G的倾斜角度大于红色子像素中的像素电极160R的倾斜角度。因此，即使给红色子像素中的像素电极160R施加具有更高电压的数据信号，两个子像素中的液晶185R和185G的旋转时间仍基本相同。

此外，优选地，子像素之间的液晶旋转时间差在所有灰度级时为8μs或更小。为此，各个子像素中的像素电极可分别具有不同的倾斜角度。

图5提供了用来解释根据本发明一示例性实施方式的液晶显示装置中的像素变化的示意图。图5中所示的液晶显示装置与图2到图4中所示的其中绿色子像素和蓝色子像素中的像素电极具有大约15度的倾斜角度并且红色子像素中的像素电极具有大约10度的倾斜角度的液晶显示装置相同。

图5的部分(a)图解了多个示例性像素，并且图解了具有例如(255、191、63)的RGB值的具体颜色的像素PXL3以及具有例如(0、0、0)的RGB值的黑色状态的像素PXL4。在此，可应用能使黑色状态的像素PXL4具有(255、191、63)的RGB值的颜色的图案。

如上面参照图2到图4所述的，设置各个像素电极的倾斜角度，使得各个子像素中的液晶旋转时间基本相同。因而，立即显示出期望的颜色。红色子像素具有大约13μs的液晶旋转时间，绿色子像素和蓝色子像素具有20μs或更小的液晶旋转时间。就是说，所有子像素中的液晶在8μs的时间差内旋转，因而用户能够在不会识别到不期望颜色的情况下识别到预定颜色。

本发明的示例性实施方式还能够描述如下：

根据本发明的一个方面，一种液晶显示装置，包括：第一像素电极，所述第一像素电极的至少一部分在第一方向上延伸；和第二像素电极，所述第二像素电极的至少一部分在不同于所述第一方向的第二方向上延伸，其中所述第一像素电极和所述第二像素电极包括在同一像素中并且分别设置在同一像素中的不同子像素中。

在一个或多个实施方式中，所述第一像素电极包括在所述第一方向上延伸的第一子电极以及基于一轴在与所述第一方向对称的方向上延伸的第二子电极，并且所述第二像素电极包括在所述第二方向上延伸的第三子电极以及基于所述轴在与所述第二方向对称的方向上延伸的第四子电极。

在一个或多个实施方式中，所述第一像素电极和所述第二像素电极的每一个还包括“<”形的连接子电极，所述“<”形的连接子电极将所述第一子电极和所述第二子电极连接并且将所述第三子电极和所述第四子电极连接，并且其中所述第一像素电极和所述第二像素电极的连接子电极具有相同的形状。

在一个或多个实施方式中，所述第一方向和所述第二方向之间的角度差在3度和7度之间。

在一个或多个实施方式中，所述液晶显示装置还包括：位于所述第一像素电极上的红色滤色器；和位于所述第二像素电极上的绿色滤色器或蓝色滤色器，其中所述第一像素电极的倾斜角度小于所述第二像素电极的倾斜角度。

在一个或多个实施方式中，所述第一像素电极和所述第二像素电极具有相同的尺寸，并且所述第二像素电极的宽度小于所述第一像素电极的宽度。

在一个或多个实施方式中，所述液晶显示装置还包括：电连接至所述第一像素电极的第一薄膜晶体管；和电连接至所述第二像素电极的第二薄膜晶体管，其中所述第一像素电极与所述第一薄膜晶体管连接的部分和所述第二像素电极与所述第二薄膜晶体管连接的部分具有相同的结构。

在一个或多个实施方式中，所述液晶显示装置还包括：位于所述第一像素电极和所述第二像素电极上并且包括多个液晶的液晶层，其中在分别向所述第一像素电极和所述第二像素电极施加用于显示灰色以外的其他灰度级的电压时，位于所述第一像素电极上的液晶和位于所述第二像素电极上的液晶具有基本相同的旋转时间。

在一个或多个实施方式中，位于所述第一像素电极上的液晶与位于所述第二像素电极上的液晶之间的旋转时间差在所有灰度级的情况下为8μs或更小。

根据本发明的另一个特征，所述液晶为负型液晶或正型液晶。

根据本发明的另一个方面，一种液晶显示装置包括：像素阵列，所述像素阵列包括具有多个子像素的多个像素；和对应于所述像素阵列的滤色器，其中所述多个子像素的每一个子像素包括像素电极，所述像素电极在一方向上延伸，所述方向被确定为使得在施加相同电压时所述多个子像素中的至少一些子像素分别具有不同的液晶旋转时间。

在一个或多个实施方式中，在分别向所述多个子像素的像素电极施加用于显示灰色以外的其他灰度级的电压时，所述多个子像素中的液晶旋转时间是相同的旋转时间。

尽管已参照附图详细描述了本发明的示例性实施方式，但本发明并不限于此，在不背离本发明的技术构思的情况下，本发明可以以许多不同的形式实施。因此，提供本发明的示例性实施方式仅是为了举例说明的目的，而不旨在限制本发明的技术构思。本发明的技术构思的范围不限于此。因此，应当理解上述示例性实施方式在所有方面都是举例说明性的，并不限制本发明。应当基于所附的权利要求书解释本发明的保护范围，其等同范围内的所有技术构思都应解释为落入本发明的范围内。