面内切换模式液晶显示器件及其制造方法.pdf

一种面内切换模式液晶显示器件，其包括：第一基板；第一基板上的一条或更多条选通线；与该一条或更多条选通线垂直相交并限定了像素区域的一条或更多条数据线；位于像素区域中的公共电极模块；位于像素区域中覆盖公共电极模块的像素电极模块；面对第一基板的第二基板；分别位于第一和第二基板的相对表面上的第一配向膜和第二配向膜；以及第一配向膜和第二配向膜之间的液晶层。公共电极模块包括多个公共电极以及多个突出公共电极。像素电极模块包括多个像素电极以及多个突出像素电极。

1、  一种面内切换模式液晶显示器件，其包括：
第一基板；
在所述第一基板上沿第一方向排列的一条或更多条选通线；
在所述第一基板上沿垂直于所述第一方向的第二方向排列的一条或更多条数据线，所述一条或更多条数据线与所述一条或更多条选通线的交叉点限定了像素区域；
位于所述像素区域中的公共电极模块；
位于所述像素区域中覆盖所述公共电极模块的像素电极模块；
面对所述第一基板的第二基板；
分别位于所述第一和第二基板的相对表面上的第一配向膜和第二配向膜；以及
所述第一配向膜和所述第二配向膜之间的液晶层，
其中，所述公共电极模块包括平行于所述一条或更多条选通线排列的多个公共电极以及从所述多个公共电极中的一个或更多个上突出来的多个突出公共电极，并且
所述像素电极模块包括平行于所述一条或更多条数据线排列的多个像素电极以及从所述多个像素电极中的一个或更多个上突出来的多个突出像素电极。

2、  根据权利要求1所述的器件，其中所述公共电极模块包括：位于所述像素区域的左外侧的左公共电极辅助线，以及位于所述像素区域的右外侧的右公共电极辅助线，所述左公共电极辅助线和所述右公共电极辅助线连接所述多个公共电极。

3、  根据权利要求2所述的器件，其中所述公共电极模块包括从所述左公共电极辅助线和所述右公共电极辅助线中的一个或更多个上突出来的第二多个突出公共电极。

4、  根据权利要求2所述的器件，其中所述左公共电极辅助线和所述右公共电极辅助线中的一个比所述多个像素电极更接近于所述一条或更多条数据线，从而屏蔽所述多个像素电极使其免受所述一条或更多条数据线上的信号的影响。

5、  根据权利要求4所述的器件，其中所述公共电极辅助线不在所述多个子像素区域中产生电场。

6、  根据权利要求2所述的器件，其中所述左公共电极辅助线和所述右公共电极辅助线平行于所述一条或更多条数据线。

7、  根据权利要求2所述的器件，还包括将所述公共电极模块电连接至相邻公共电极模块的公共电极连接图案。

8、  根据权利要求7所述的器件，其中所述公共电极连接图案位于所述左公共电极辅助线和所述右公共电极辅助线中的一个的中部。

9、  根据权利要求2所述的器件，其中所述像素电极模块包括位于所述像素区域的上端并连接所述多个像素电极的上部像素电极辅助线，所述多个像素电极与所述多个公共电极交叉而限定了多个子像素区域。

10、  根据权利要求9所述的器件，其中所述像素电极模块包括从所述上部像素电极辅助线上突出来的第二多个突出像素电极。

11、  根据权利要求9所述的器件，还包括位于所述像素区域的下端并连接所述多个像素电极的下部像素电极辅助线。

12、  根据权利要求11所述的器件，还包括第一存储电容，其包含所述上部像素电极辅助线和所述下部像素电极辅助线中的一个以及所述选通线的被覆盖部分。

13、  根据权利要求11所述的器件，还包括第二存储电容，其包含所述上部像素电极辅助线和所述下部像素电极辅助线中的一个以及所述多个公共电极中的一个的被覆盖部分。

14、  根据权利要求2所述的器件，还包括第三存储电容，其包含所述左公共电极辅助线和所述右公共电极辅助线中的一个以及所述多个像素电极中的一个的被覆盖部分。

15、  根据权利要求2所述的器件，还包括在所述像素电极模块覆盖所述公共电极模块的区域形成的第四存储电容。

16、  根据权利要求1所述的器件，其中所述像素电极模块包括位于所述像素区域的上端并连接所述像素电极的上部像素电极辅助线，所述多个像素电极与所述多个公共电极交叉而限定了多个子像素区域。

17、  根据权利要求16所述的器件，其中所述像素电极模块包括从所述上部像素电极辅助线上突出来的第二多个突出像素电极。

18、  根据权利要求16所述的器件，还包括位于所述像素区域的下端并连接所述多个像素电极的下部像素电极辅助线。

19、  根据权利要求1所述的器件，还包括：
位于所述一条或更多条选通线和所述一条或更多条数据线的交叉处的开关器件。

20、  根据权利要求19所述的器件，其中所述开关器件包括：
连接到所述一条或更多条选通线的栅极；
所述栅极上的栅绝缘膜；
所述栅绝缘膜上的半导体层；以及
所述半导体层上的源极和漏极。

21、  根据权利要求1所述的器件，其中所述第二基板包含滤色器和黑底。

22、  根据权利要求1所述的器件，其中所述第一配向膜的摩擦方向与所述一条或更多条选通线的方向相同。

23、  根据权利要求1所述的器件，其中所述第一配向膜的摩擦方向与所述一条或更多条数据线的方向相同。

24、  根据权利要求1所述的器件，其中所述突出公共电极和所述突出像素电极中的至少一个为矩形。

25、  根据权利要求1所述的器件，其中所述突出公共电极和所述突出像素电极中的至少一个为三角形。

26、  根据权利要求1所述的器件，其中所述突出公共电极和所述突出像素电极中的至少一个为弧形。

27、  一种面内切换模式液晶显示器件，其包括：
第一基板；
在所述第一基板上沿第一方向排列的一条或更多条选通线；
在所述第一基板上沿垂直于所述第一方向的第二方向排列的一条或更多条数据线，所述一条或更多条数据线与所述一条或更多条选通线的交叉点限定了像素区域；
位于所述像素区域中的多个公共电极；
位于所述像素区域中的覆盖所述多个公共电极的多个像素电极；
从所述多个公共电极中的一个或更多个上突出来的多个第一突出电极；
从所述多个像素电极中的一个或更多个上突出来的多个第二突出电极；
面对所述第一基板的第二基板；
分别位于所述第一和第二基板的相对表面上的第一配向膜和第二配向膜；以及
所述第一配向膜和所述第二配向膜之间的液晶层。

28、  一种制造面内切换模式液晶显示器件的方法，包括以下步骤：
提供相互面对的第一基板和第二基板；
在所述第一基板上形成一条或更多条水平的选通线；
在所述第一基板上形成一条或更多条垂直的数据线，所述一条或更多条数据线与所述一条或更多条选通线的交叉点限定了像素区域；
在所述像素区域中平行于所述一条或更多条选通线形成多个公共电极；
在所述像素区域中平行于所述一条或更多条数据线形成多个像素电极，所述多个像素电极覆盖所述多个公共电极并与其交叉，从而限定了多子像素区域；
形成从所述多个公共电极中的一个或更多个上突出来的多个第一突出电极；
形成从所述多个像素电极中的一个或更多个上突出来的多个第二突出电极；
在所述第一和第二基板的相对表面上分别形成第一配向膜和第二配向膜；以及
在所述第一配向膜和所述第二配向膜之间形成液晶层。

29、  根据权利要求28所述的方法，还包括：
在所述多个公共电极和所述多个像素电极之间形成绝缘膜。

30、  根据权利要求29所述的方法，还包括：
在所述第二基板上形成滤色器和黑底。

面内切换模式液晶显示器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器件，更具体地，本发明涉及面内切换模式液晶显示器件及其制造方法。
背景技术
因为液晶显示器件功耗低并且能够提供较高的图像质量，因此得到了广泛的应用。通过将薄膜晶体管阵列基板和滤色器基板面对面地粘接在一起，使它们之间存在均匀的间隙，并在薄膜晶体管阵列基板和滤色器基板之间设置一个液晶层，从而制成液晶显示器件。
在薄膜晶体管阵列基板上以矩阵形式布置有多个像素。在像素内形成有薄膜晶体管、像素电极和电容。在滤色器基板上形成有公共电极、RGB滤色器和黑底。在公共电极和像素电极之间施加电场，以控制液晶层的排列。RGB滤色器提供了彩色显示功能。在薄膜晶体管阵列基板和滤色器基板相互面对的表面上形成有配向膜，并旦对配向膜进行摩擦，以使液晶层在预定的方向取向。
当在像素电极和公共电极之间施加电场时，液晶由于介电各向异性而发生旋转。结果，像素通过或者阻挡光，从而显示出字符或图像。但是，这种扭曲向列模式液晶显示器件的视角较窄。最近提出了面内切换模式LCD结构，通过在大致平行于基板的方向上对齐液晶分子而增大这个窄视角。
图1A显示了根据现有技术的面内切换模式液晶显示(LCD)器件的平面图。图1B显示了根据现有技术的面内切换模式液晶显示(LCD)器件的截面图。如图1A所示，在第一透明基板10上水平和垂直地布置有选通线1和数据线3，从而限定了像素区域。虽然在实际的液晶显示器件中，N条选通线1和M条数据线3相互交叉而形成N×M个像素，但是在图1A中只示出了一个像素以作为示例。
在选通线1和数据线3的交叉处有薄膜晶体管9。薄膜晶体管9包括栅极1a、半导体层5和源/漏极2a和2b。栅极1a连接至选通线1。源/漏极2a和2b连接至数据线3。在整个基板上形成有栅绝缘膜8。
在像素区域中平行于选通线1而布置有公共线4。一对电极(公共电极6和像素电极7)平行于数据线7，用于切换液晶分子。公共电极6与选通线1同时形成，并连接至公共线4。像素电极7与源/漏极2a和2b同时形成，并连接至薄膜晶体管9的漏极2b。在基板10的包含源/漏极2a和2b在内的整个表面上形成有钝化膜11。覆盖公共线4而形成有像素电极线14，其连接至像素电极7。像素电极线14、公共线4和夹在其间的栅绝缘膜8构成了存储电容(Cst)。
在第二基板20上形成有黑底21和滤色器23，第二基板20上形成有覆膜，以使滤色器23平坦。黑底21防止光泄漏到薄膜晶体管9、选通线1和数据线3。滤色器23为液晶显示器件提供了彩色显示能力。在第一和第二基板10和20的相对表面上形成有配向膜12a和12b。配向膜12a和12b确定了液晶的初始对齐方向。在第一和第二基板10和20之间形成液晶层13。通过公共电极6和像素电极7之间施加的电压来控制液晶层13的透光率。
图2A示出了当未向现有技术的面内切换模式LCD器件施加电压时，该LCD器件中的液晶分子的取向。参照图2A，当面内切换模式LCD器件的公共电极6和像素电极7之间没有施加电压时，液晶层中的液晶分子在第一和第二基板的相对表面上的配向膜的摩擦方向(图中箭头↑所示的方向)上对齐。
图2B示出了当向现有技术的面内切换模式LCD器件施加电压时，该LCD器件中的液晶分子的取向。参照图2B，当公共电极6和像素电极7之间施加了电压时，在电极6和7之间产生电场，液晶分子根据所产生的电场而透射光。
图3示出了现有技术的面内切换模式LCD器件的透光特性的变化情况。如图3所示，透光率随着公共电极6和像素电极7之间施加的电压而线性地提高。但是，如果电压持续提高到超过一个最大值，则透光率开始按照抛物线形状降低。在这种情况下，当液晶分子与配向膜的初始对齐方向成45°角时，得到对应于最大透光率的电压Vmax。另外，如果在公共电极6和像素电极7之间施加高于Vmax的电压，则液晶材料的透光率降低。
然而，图3的曲线图仅仅示出了理论透光率。在实际的现有技术LCD器件中，在低于理论值Vmax的电压处获得最大亮度。从而，在实际产品中应用理论值Vmax会降低亮度。因此，在实际的现有技术LCD器件中，把施加电压的最大值设定为低于理论值Vmax。相应地，通常无法获得产品的最大亮度。
面内切换模式LCD器件受到下列问题的困扰。液晶层13中的液晶分子总是在同一个平面中取向，从而减少了垂直和水平视角方向上的灰度级。虽然可以增大视角，但是Vmax以上的电压处的透光率降低了。另外，虽然需要施加电压Vmax以获得尽可能亮的图像，但液晶分子在一个方向上的集中式排列影响了图像质量。例如，当在液晶分子的短边方向上观察屏幕图像时，会出现黄移。当在液晶分子的长边方向上观察屏幕图像时，会出现蓝移。
发明内容
因此，本发明致力于能够基本上克服由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题的面内切换模式液晶显示器件及其制造方法。
本发明的一个目的在于提供一种在高电压下具有更好透光性的面内切换模式液晶显示(LCD)器件。
本发明的另一个目的在于提供一种在高电压下具有更好透光性的面内切换模式液晶显示(LCD)器件。
本发明的另一个目的在于提供一种在高电压下具有更好透光性的面内切换模式液晶显示(LCD)器件的制造方法。
本发明的另一个目的在于提供一种与观察角度相关的色移得到减小的面内切换模式液晶显示(LCD)器件。
本发明的另一个目的在于提供一种与观察角度相关地色移得到减小的面内切换模式液晶显示(LCD)器件的制造方法。
本发明另外的特征和优点将在下面的说明中得到阐述，一部分将通过说明书而明了，或者通过本发明的实践而体验到。通过说明书、权利要求书和附图中具体指出的结构，可以实现和获得本发明的这些目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，正如所实施和广义描述的，该面内切换模式LCD器件包括：第一基板；在第一基板上沿第一方向排列的一条或更多条选通线；在第一基板上沿垂直于第一方向的第二方向排列的一条或更多条数据线，所述一条或更多条数据线与所述一条或更多条选通线的交叉点限定了像素区域；位于像素区域中的公共电极模块；位于像素区域中的覆盖所述公共电极模块的像素电极模块；面对第一基板的第二基板；分别位于第一和第二基板的相对表面上的第一配向膜和第二配向膜；以及，第一配向膜和第二配向膜之间的液晶层。公共电极模块包括平行于所述一条或多条选通线排列的多个公共电极以及从所述多个公共电极中的一个或更多个上突出来的多个突出公共电极。像素电极模块包括平行于所述一条或多条数据线排列的多个像素电极以及从所述多个像素电极中的一个或更多个上突出来的多个突出像素电极。
在另一个方面中，该面内切换模式LCD器件包括：第一基板；在第一基板上沿第一方向排列的一条或更多条选通线；在第一基板上沿垂直于第一方向的第二方向排列的一条或更多条数据线，所述一条或更多条数据线与所述一条或更多条选通线的交叉点限定了像素区域；位于像素区域中的多个公共电极；位于像素区域中的覆盖公共电极的多个像素电极；从所述多个公共电极中的一个或更多个上突出来的多个第一突出电极；从所述多个像素电极中的一个或更多个上突出来的多个第二突出电极；面对第一基板的第二基板；分别位于第一和第二基板的相对表面上的第一配向膜和第二配向膜；以及，第一配向膜和第二配向膜之间的液晶层。
在另一个方面中，该制造面内切换模式LCD器件的方法包括：提供相互面对的第一基板和第二基板；在第一基板上形成一条或更多条水平选通线；在第一基板上形成一条或更多条垂直数据线，所述一条或更多条数据线与所述一条或更多条选通线的交叉点限定了像素区域；在像素区域中平行于所述一条或更多条选通线形成多个公共电极；在像素区域中平行于所述一条或更多条数据线形成多个像素电极，所述多个像素电极覆盖所述多个公共电极并与其交叉，从而限定了多子像素区域；形成从所述多个公共电极中的一个或更多个上突出来的多个第一突出电极；形成从所述多个像素电极中的一个或更多个上突出来的多个第二突出电极；在第一和第二基板的相互面对的表面上分别形成第一配向膜和第二配向膜；以及，在第一配向膜和第二配向膜之间形成液晶层。
应该理解，以上的概述和接下来的详细说明都是示例性的和解释性的，旨在为权利要求所限定的本发明提供进一步的解释。
附图说明
附图帮助更好地理解本发明，并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与文字说明一起解释本发明的原理。附图中：
图1A示出了根据现有技术的面内切换模式液晶显示(LCD)器件的平面图；
图1B示出了根据现有技术的面内切换模式液晶显示(LCD)器件的截面图；
图2A示出了未向现有技术的面内切换模式LCD器件施加电压时，该LCD器件中的液晶分子的取向；
图2B示出了向现有技术的面内切换模式LCD器件施加电压时，该LCD器件中的液晶分子的取向；
图3示出了现有技术的面内切换模式LCD器件的透光率特性的变化情况；
图4A示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件的平面图；
图4B示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件的截面图；
图5A示出了未向根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件施加电压时液晶分子的取向；
图5B示出了向根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件施加电压时液晶分子的取向；
图6示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件的透光率特性的变化情况；
图7示出了根据本发明一个实施例的子像素区域中的示例性等势线；
图8A示出了在根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件中的子像素区域中，液晶分子取向和前表面透光特性的平面图；
图8B示出了在图8A所示的示例性面内切换模式LCD器件中，沿III-III线的液晶分子取向和透光特性的截面图；
图9示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件中的双折射补偿；
图10A是根据本发明另一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件的平面图；
图10B是根据本发明另一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件的截面图；
图11A至11C示出了突出电极的示例性形状；
图12A示出了未向根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件施加电压时的液晶分子取向；
图12B示出了向根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件施加了电压时的液晶分子取向；
图13示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件的透光率特性的变化情况；
图14示出了根据本发明一个实施例的子像素区域中的示例性等势线；
图15A示出了在根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件中的子像素区域中，液晶分子取向和前表面透光特性的平面图；
图15B示出了在根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件中的子像素区域中，液晶分子取向和透光特性的截面图；
图16A和16B示出了制造根据本发明一个实施例的面内切换模式LCD器件的工艺。
具体实施方式
下面对附图中示出的本发明优选实施例进行详细说明。
图4A示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件的平面图。参照图4A，面内切换模式LCD器件100包括选通线101和数据线103。选通线101和数据线103分别水平和垂直地排列在透明的第一基板110上。选通线101和数据线103的交叉点限定了像素(P)。在选通线101和数据线103的交叉点处设置有开关器件109。开关器件109包括：栅极101a、半导体层105以及源/漏极102a和102b。栅极101a从选通线101上延伸出来。半导体层105位于栅极101a上。源/漏极102a和102b位于半导体层105上，其间有一个间隔。
像素(P)由分别在像素区域(P)中水平和垂直排列的第一电极模块106和第二电极模块107划分为多个子像素(P′)。第一电极模块106(公共电极模块)包括第一至第四公共电极106a-106d。第二电极模块107(像素电极模块)包括第一至第四像素电极107a-107d。第一至第四公共电极106a-106d平行于选通线101。第一至第四像素电极107a-107d平行于数据线103。第一至第四公共电极与第一至第四像素电极的交叉点形成了多个子像素(P′)。虽然没有示出，但是第一电极模块106可以形成为平行于数据线103，并且第二电极模块107可以形成为平行于选通线101。
在像素(P)的外缘平行于数据线103形成有公共电极辅助线106′，其被第一和第四像素电极107a和107d覆盖。公共电极辅助线106′电连接了第一至第四公共电极106a-106d。公共电极辅助线106′并不产生用于驱动子像素(P′)中的液晶的电场，而是屏蔽第一和第四像素电极107a和107d使其免受数据线103上的信号的影响。与第一和第四像素电极107a和107d相比，公共电极辅助线106′可以更接近于数据线103，从而更有效地屏蔽数据线103上的信号。
还是参照图4A，形成有公共电极连接图案104，以电连接相邻的公共电极辅助线106′。公共电极连接图案104可以位于公共电极辅助线106′的任何位置。公共电极连接图案104最好位于公共电极辅助线106′的中间部位，以提高信号传输到公共电极模块106的速度。
在像素(P)的外缘形成有像素电极辅助线107′。像素电极辅助线107′平行于选通线101。像素电极辅助线107′电连接了第一至第四像素电极107a-107d。上部像素电极辅助线107′位于像素的上端。上部像素电极辅助线107′和像素上端的选通线101的覆盖部分形成了存储电容(Cst)。下部像素电极辅助线107′位于像素的下端。下部像素电极辅助线107′电连接至开关器件109的漏极102b。
第一至第四公共电极106a-106d和像素电极辅助线107′，或者第一至第四像素电极107a-107d和公共电极辅助线106′可以通过以特定的间隔相互重叠而形成不同的存储电容。可以在公共电极模块106和像素电极模块107相互交叉和重叠的区域形成存储电容。因此，可以增大存储电容的电容值。
图4B示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件的截面图。参照图4B，公共电极模块106和像素电极模块107通过其间的栅绝缘膜108实现电绝缘。在包含像素电极模块107在内的基板的整个表面上形成钝化膜111。
在第二基板120上形成黑底121和滤色器123。黑底121防止光从液晶显示器件泄漏出去。滤色器123实现了液晶显示的色彩。在第一和第二基板110和120的相对表面上形成有第一和第二配向膜112a和112b。第一和第二配向膜112a和112b确定了液晶的初始对齐方向。在第一和第二配向膜112a和112b之间夹有液晶层113。
在根据本发明实施例的面内切换模式LCD器件中，通过根据公共电极模块106和像素电极模块107之间施加的电压强度驱动液晶分子来控制透光率。图5A示出了未向根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件施加电压时液晶分子的取向。参照图5A，当公共电极模块106和像素电极模块107之间没有施加电压时，液晶分子113a在第一和第二基板110和120的相对表面上形成的配向膜的摩擦方向(箭头↑所示的方向)上取向。如图5A所示，配向膜的摩擦方向平行于像素电极模块107的方向。在这种情况下，液晶分子113a平行于像素电极模块107而取向，从而在屏幕上显示出黑色。或者，摩擦方向可以平行于公共电极模块106的方向。在这种情况下，液晶分子113a平行于公共电极模块106而取向。
图5B示出了向根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件施加电压时液晶分子的取向。参照图5B，当在公共电极模块106和像素电极模块107之间施加电压时，在它们之间产生电场。通过在公共电极和像素电极之间施加的电压产生的电场而驱动液晶分子113a。如上所述，公共电极模块106与像素电极模块107垂直地交叉，从而形成子像素P′。当在公共电极模块106与像素电极模块107之间施加电压时，子像素P′中产生的电场在子像素P′的角部对角取向，并且关于子像素P′的中心对称，如图5B所示。
图6示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件的透光率特性的变化情况。如图6所示，当没有施加电压时，透光率为0。透光率随着所施加电压的强度近乎线性地增大。当电压达到特定程度(对应于最大的透光率)时，即使所施加的电压继续提高，透光率也不会进一步增大。当电压继续提高时，与图3所示的现有技术情况相比，透光率保持为最大值，而不是降低。把达到最大透光率的初始电压定义为Vmax。
图6所示的示例性透光率特性曲线是由根据本发明实施例的公共电极和像素电极的结构特性决定的。通常，可以由公式1来计算透光率(T)。在公式1中，α是偏光片和液晶分子的光轴之间的角度，‘d’是液晶显示器件的单元间隙，λ是光的波长。根据公式1，如果偏光片和摩擦方向具有相同的方向，则偏光片和液晶分子的光轴之间的角度为45°时透光率最大。
公式1
light transmittance(T)＝sin²(2α)sin²(πdxn(λ)/λ)
图7示出了根据本发明一个实施例的子像素区域中的示例性等势线。如图7所示，公共电极和像素电极之间形成的电场的方向不超过45°。因此，尽管所施加的电压可能高于Vmax，但因为液晶分子113a的取向相对于摩擦方向不超过45°，所以透光率不会降低。
图8A示出了在根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件中的子像素区域中，液晶分子取向和前表面透光特性的平面图。图8B示出了在图8A所示的示例性面内切换模式LCD器件中，沿III-III线的液晶分子取向和透光特性的截面图。参照图8A，当在公共电极和像素电极之间施加电压Vmax时，液晶分子(由条形表示)平行于公共电极和像素电极之间产生的电场而排列，并透射光。然后，在具有不同的液晶分子排列状态的区域之间形成边界。该边界大致为十字(+)形。该边界将一个子像素划分成4个域。在对角方向上液晶分子具有相同的取向。液晶分子的取向关于该边界对称。根据本发明的这个实施例，通过驱动由该边界限定的4个域中的液晶而实现最大透光率。
图9示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件中的双折射补偿。如图9所示，当2个域中液晶分子对称地取向时，第一液晶分子213a的双折射a1补偿了在与第一液晶分子213a相反的方向上取向的第二液晶分子213b的双折射a2，从而抵消了双折射。类似地，双折射值c1由c2补偿。因此，使由于液晶的双折射特性而导致的色移减小到最小。从而，可以防止与视角相应的图像质量劣化。因此，该对称多域结构补偿了由液晶的双折射导致的像差，并使色移减小到最小。
图10A是根据本发明另一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件的平面图。图10B是根据本发明另一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件的截面图。根据本发明的这个实施例，在图10A和图10B所示的面内切换模式LCD器件中，减小了子像素区域的中心部分(其中液晶分子被异常地驱动)，从而提高了LCD器件的亮度。
如图10A和10B所示，选通线201和数据线203分别水平和垂直地布置在透明的第一基板210上。选通线201和数据线203的交叉点限定了像素(P)。在选通线201和数据线203的各个交叉点处设有开关器件209。开关器件209包括栅极201a、半导体层205以及源/漏极202a和202b。栅极201a从选通线201上延伸出来。半导体层205位于栅极201a上。源/漏极202a和202b位于半导体层205上，其间有一个间隔。
像素区域(P)由水平和垂直地布置在像素区域(P)中的第一和第二电极模块206和207划分成了多个子像素(P′)。第一电极模块206(公共电极模块)包括第一至第四公共电极206a-206d。第二电极模块207(像素电极模块)包括第一至第四像素电极207a-207d。第一至第四公共电极206a-206d平行于选通线201排列。第一至第四像素电极207a-207d平行于数据线203排列。第一至第四公共电极与第一至第四像素电极的交叉点形成了多个子像素(P′)。虽然没有示出，但是第一电极模块206可以平行于数据线203，并且第二电极模块207可以平行于选通线201。
在像素(P)的外缘平行于数据线203形成有公共电极辅助线206′，其覆盖第一和第四像素电极207a和207d。公共电极辅助线206′电连接了第一至第四公共电极206a-206d。公共电极辅助线206′并不产生用于驱动子像素(P′)中的液晶的电场，而是屏蔽第一至第四像素电极207a-207d使其免受数据线203上的信号的影响。与第一至第四像素电极207a-207d相比，公共电极辅助线206′可以更接近于数据线203，以更有效地屏蔽数据线203上的信号。
还是参照图10A，形成有公共电极连接图案204，以电连接相邻的公共电极辅助线206′。公共电极连接图案204可以位于公共电极辅助线206′上的任何位置。公共电极连接图案204可以位于公共电极辅助线206′的中间部位，以提高信号传输到公共电极模块206的速度。
在像素(P)的外缘平行于选通线201形成有像素电极辅助线207′。像素电极辅助线207′电连接了第一至第四像素电极207a-207d。上部像素电极辅助线207′位于像素电极207a-207d的上端。上部像素电极辅助线207′和选通线201的覆盖部分形成了存储电容(Cst)。下部像素电极辅助线207′位于像素电极207a-207d的下端。下部像素电极辅助线207′电连接至开关器件209的漏极202b。
第一至第四公共电极206a-206d和像素电极辅助线207′，或者第一至第四像素电极207a-207d和公共电极辅助线206′可以通过以特定的间隔相互重叠而形成不同的存储电容。可以在公共电极模块206和像素电极模块207相互交叉和重叠的区域形成存储电容。因此，可以增大存储电容的电容值。
参照图10B，公共电极模块206和像素电极模块207通过其间的栅绝缘膜208实现电绝缘。在包含像素电极模块207在内的基板的整个表面上形成有钝化膜211。
在第二基板220上形成黑底221和滤色器223。黑底221防止光从液晶显示器件泄漏出去。滤色器223实现了液晶显示的色彩。在第一和第二基板210和220的相对表面上形成有第一和第二配向膜212a和212b。在第一和第二配向膜212a和212b之间夹有液晶层213。第一和第二配向膜212a和212b确定了液晶的初始对齐方向。
参照图10A，在各个子像素(P′)内相互面对地设置有第一和第二突出电极206″和207″。突出电极206″和207″分别从第一和第二电极206和207朝向子像素P′的内侧突出。第一和第二突出电极206″和207″可以突出任意长度，但应该在相对的突出电极不相互接触的范围内。
图11A至11C示出了突出电极的示例性形状。第一和第二突出电极206″和207″可以是任何形状。例如，如图11A所示，第一和第二突出电极206″和207″可以是矩形的。如图11B所示，第一和第二突出电极206″和207″可以是三角形的。如图11C所示，第一和第二突出电极206″和207″可以是弧形的。
在根据本发明实施例的面内切换模式LCD器件中，通过根据公共电极模块206和像素电极模块207之间施加的电压强度驱动液晶分子来控制透光率。图12A示出了未向根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件施加电压时液晶分子的取向。参照图12A，当公共电极模块206和像素电极模块207之间没有施加电压时，液晶分子213a处于第一和第二基板210和220的相对表面上形成的配向膜的摩擦方向(箭头↑所示的方向)上。如图12A所示，配向膜的摩擦方向平行于像素电极模块207的方向。在这种情况下，液晶分子213a平行于像素电极模块207排列，从而在屏幕上显示出黑色。或者，摩擦方向可以平行于公共电极模块206的方向。在这种情况下，液晶分子平行于公共电极模块206排列。
图12B示出了向根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式液晶显示(LCD)器件施加了电压时液晶分子的取向。参照图12B，当在公共电极模块206和像素电极模块207之间施加了电压时，在它们之间产生电场。通过所产生的电场来驱动液晶分子213a。液晶分子的透光能力是所施加电压的函数。
图13示出了根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件透光率特性的变化情况。如图13所示，未施加电压时，透光率为0。透光率随着施加电压的强度近乎线性地增大。当电压达到特定程度(对应于最大透光率)时，即使所施加的电压继续提高，透光率也不会进一步增大。当电压继续提高时，透光率保持为最大值，而不降低。把达到最大透光率的初始电压定义为Vmax。
图13所示的示例性透光率特性曲线是由根据本发明实施例的公共电极和像素电极的结构特性决定的。还参照图12B，公共电极模块206与像素电极模块207垂直地相互交叉，从而形成子像素。当在公共电极模块206与像素电极模块207之间施加电压时，子像素区域中产生的电场在子像素区域的角部对角取向，并且关于子像素区域的中心对称。另外，根据本发明的实施例，因为子像素区域中的突出电极206″和207″，所以可以产生强的电场来驱动子像素区域的中心部位中的液晶分子。
图14示出了根据本发明一个实施例的子像素区域中的示例性等势线。参照图14，这个实施例的等势线的通量高于图7所示实施例中的等势线。另外，这个实施例的等势线即使在像素的中心部位也能形成。所生成的电场更强，并更适合于驱动中心部位的液晶分子。从而，可以解决由于在像素区域的中心部位液晶分子的异常驱动而导致的亮度降低问题。另外，比较图7和图14可知，由于突出电极使公共电极和像素电极之间的等势线的通量更高，所以还可以提高液晶分子的响应速度。
图15A示出了在根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件中的子像素区域中，液晶分子取向和前表面透光特性的平面图。图15B示出了在根据本发明一个实施例的示例性面内切换模式LCD器件中的子像素区域中，液晶分子取向和透光特性的截面图。图15B所示的截面图是沿图15A中的V-V线截取的。
如图15A和15B所示，因为各个子像素中液晶分子得到驱动的区域增大了，所以与图10A和10B所示的实施例相比，透光区域增大了。透光区域的增大是由子像素的中心部位所产生的电场强度的提高所导致的。子像素区域的中心部位所产生的电场强度的提高是由分别从公共电极和像素电极上突出来的第一和第二突出电极导致的。因此，虽然向公共电极和像素电极施加与这个实施例差不多的电压，仍可以提高LCD器件的亮度。具体而言，可以提高子像素中电场方向发生变化的中心部位的亮度。
图16A和16B示出了制造根据本发明一个实施例的面内切换模式LCD器件的工艺。如图16A所示，制备透明的绝缘基板310，例如玻璃。例如通过溅射法，在透明基板310上淀积诸如Cu、Ti、Cr、Al、Mo、Ta或Al等的金属。然后，对所淀积的金属进行构图，以形成包含栅极301a在内的选通线301、多个公共电极306a-306d、公共电极辅助线306′以及公共电极图案304。该多个公共电极306a-306d平行于选通线301。公共电极辅助线306′垂直地位于公共电极306a-306d的两端，并将公共电极306a-306d电连接起来。公共电极图案304通过公共电极辅助线306′将相邻像素(未示出)的公共电极电连接起来。公共电极306a-306d可以由透明导电材料(如ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌))制成。可以通过单独的工序形成公共电极306a-306d。
接下来，例如通过等离子增强CVD法，在包含选通线301和公共电极306a-306d的基板的整个表面上淀积诸如SiNx或SiOx的无机材料，以形成栅绝缘膜(未示出)。在栅绝缘膜(未示出)的上部层积非晶硅层和n+非晶硅层，然后进行构图以在栅极301a的上部形成半导体层305。
此后，如图16B所示，例如通过溅射法，淀积诸如Cu、Mo、Ta、Al、Cr、Ti或Al合金等的金属，然后进行构图。形成与选通线301垂直交叉从而限定像素的数据线303。源极/漏极302a和302b位于半导体层305上。多个像素电极307a-307d平行于数据线303，并与公共电极306a-306d垂直交叉，从而与多个公共电极306a-306d一起形成多个子像素(P′)。在像素电极307a-307d的两端设置像素电极辅助线307′，以将像素电极307电连接起来。位于像素上端的像素电极辅助线307′覆盖选通线301的前端。位于下端的像素电极辅助线307′电连接至漏极302b。像素电极307a-307d可以由透明的导电材料(如ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌))制成。可以通过单独的工序形成像素电极307a-307d。
通过上述工艺，形成了薄膜晶体管309，其包括栅极301、半导体层305和源/漏极302a/302b。薄膜晶体管309在选通线301和数据线303的交叉处位于选通线301上。然后，在包含薄膜晶体管309和像素电极模块307的基板的整个表面上形成诸如SiNx、SiOx等的无机材料，或者诸如苯并环丁烯、亚克力等的有机材料，以形成钝化膜(未示出)。虽然没有示出，但制备了形成有黑底和滤色器的第二基板。把通过上述工艺制备的第一基板粘接到第二基板上，从而完成了面内切换模式LCD器件的制造过程。
根据本发明实施例的面内切换模式液晶显示器件提供了很多优点。例如，即使在最大程度的施加电压Vmax的情况下也可以保持最大亮度。在本发明的实施例中，最大施加电压Vmax可以设定为高于理论值，同时保持最大亮度。另外，可以通过公共电极和像素电极的恰当的水平和垂直排列，通过形成每像素具有4个域的子像素来使色移现象减小到最小。从而，可以相应于色移的减小而提高图像质量。另外，由于从公共电极和像素电极上突出来的第一和第二突出电极，可以增大子像素的中心部位的透光区域，从而提高亮度和液晶分子的响应速度。此外，通过由透明导电材料制成公共电极和像素电极，可以提高孔径比。
对于本领域的技术人员，很显然可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明的面内切换模式液晶显示器件进行各种改进和变化。因此，如果对本发明的改进和变化落在所附权利要求及其等同物所限定的范围内，则本发明涵盖这些改进和变化。