共面转换模式有源矩阵液晶显示单元.pdf

本发明涉及共面转换模式有源矩阵液晶显示单元。为了改进共面转换模式有源矩阵液晶显示单元中设置的透明的梳齿电极之上的光透射率，使透明的梳齿电极之上的液晶间隙大于透明的梳齿电极之间的液晶间隙。

1.  一种共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，包括：
第一基板，所述第一基板包括多个扫描线、多个公共线、多个数据线和有源元件，所述多个公共线被设置成与所述扫描线平行，所述多个数据线被设置成与所述扫描线交叉，所述有源元件位于所述数据线和所述扫描线的交叉部分附近；
第二基板，所述第二基板被设置成与所述第一基板平行；
液晶层，所述液晶层保持在所述第一基板和所述第二基板之间；以及
多个透明的梳齿电极，所述多个透明的梳齿电极设置在所述第一基板上，用于向所述液晶层施加电场，
其中，所述透明的梳齿电极之上的液晶间隙大于所述透明的梳齿电极之间的液晶间隙。

2.  根据权利要求1所述的共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，其中，所述第一基板在所述透明的梳齿电极处设置有台阶，以使得所述透明的梳齿电极之上的液晶间隙大于所述透明的梳齿电极之间的液晶间隙。

3.  根据权利要求1所述的共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，其中，所述第二基板设置有台阶，以使得所述透明的梳齿电极之上的液晶间隙大于所述透明的梳齿电极之间的液晶间隙。

4.  根据权利要求1所述的共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，其中，所述第一基板和所述第二基板都设置有台阶，以使得所述透明的梳齿电极之上的液晶间隙大于所述透明的梳齿电极之间的液晶间隙。

5.  根据权利要求2到4中的任一项所述的共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，其中，所述台阶中的每个都设置有锥角。

6.  根据权利要求2到4中的任一项所述的共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，其中，所述锥角大于45度。

7.  根据权利要求1到6中的任一项所述的共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，其中，使用有机膜形成所述台阶。

8.  根据权利要求1到7中的任一项所述的共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，其中，所述透明的梳齿电极之上的所述液晶间隙比所述透明的梳齿电极之间的所述液晶间隙大约大1.0μm至1.5μm。

共面转换模式有源矩阵液晶显示单元
技术领域
本发明一般地涉及一种液晶显示单元，更具体来讲，涉及一种共面转换模式有源矩阵液晶显示单元(in-plane switching mode activematrix liquid crystal display unit)。
背景技术
在本领域公知的是存在一种共面转换(IPS)模式液晶显示(LCD)单元，在该液晶显示单元中，使定向的液晶分子的轴在与形成显示单元的一部分的基板基本上平行的平面内旋转。采用这样的共面转换模式，布置成与滤色器基板平行的TFT(薄膜晶体管)基板上面负载着公共电极和像素电极。使用与基板基本上平行的电场分量来实现图像显示，所述电场分量是通过向公共电极和像素电极施加电势来产生的。共面转换模式液晶显示单元已经发现了如下优点：得到了宽的视角并且改进了所显示图像的对比度。
如本领域所公知的，液晶显示单元设置有第一基板(即，TFT基板)和第二基板(即，滤色器基板)。这两个基板被设置为以相对的方式彼此平行，并且将液晶层保持在其间。第一基板上面负载有扫描线、公共线、数据线和有源电子元件(即，TFT)，公共线与扫描线平行，数据线被设置成延伸横跨扫描线，有源电子元件设置在数据线和扫描线的交叉处附近。第二基板设置有滤色器、偏转板等。
采用共面转换模式，为了使定向的液晶分子的轴在与基板基本上平行的平面内旋转，在第一基板上图案化两种透明的梳齿电极，以使得两个不同的梳电极的梳齿电极交替地设置，并分别连接到公共电极和像素电极。在日本特许专利申请No.2000-352713(第一现有技术)中，以实例的方式，公开了使用共面转换模式的液晶显示单元。
传统的共面转换模式的显示单元已遭遇的困难在于，因为其上的横向电场弱，所以梳齿电极上的液晶不容易充分地旋转。此外，由于与基板正交的电场液晶分子容易在梳齿电极之上立起，这造成了有效延迟量减少的事实。因此，即使梳齿电极由透明材料制成，梳齿电极之上的光透射率(即，透光比率)也没有达到梳齿电极之间的区域的透射率，由此难以实现高水平的面板透射率。
第二现有技术(即，日本特许专利申请No.2003-75850)公开了一种IPS模式有源矩阵LCD单元，该LCD单元在像素的透射区域内设置有不平坦的或高低不平的部分，以变化液晶间隙，由此改进液晶的响应。然而，第二现有技术的梳齿电极不是透明的，由此梳齿电极之上的液晶对光透射率的增加没有任何贡献。另外，即使梳齿电极由透明材料制成，由于在梳齿电极之上不存在增加液晶间隙的特定张力(intension)，因此也不可能增加梳齿电极之上的光透射率。
第三现有技术(即，日本特许专利申请No.2003-215620)涉及一种在齿电极之间形成凹陷部分以在每个像素区域内提供不同的液晶间隙的技术。这个现有技术增加了梳齿电极之间的液晶间隙，以容易地使液晶在梳齿电极之间旋转，从而造成半色调(halftone)显示图像的响应时间的改进。因此，只是为了改进响应时间的目的的话，不需要增加梳齿电极的数量，并且因此可以防止由梳齿电极的数量增加造成的不期望的开口率的减小。换言之，第三现有技术能够通过减少梳齿电极的数量来增大开口率，而没有对响应速度产生不利影响。然而，第三现有技术已遭遇的困难在于，不能够提高光透射率而不减少梳齿电极的数量。在梳齿电极的数量小的情况下，再进一步减少梳齿电极的数量在实际中是不可取的。这是因为梳齿电极的数量的减少使相邻的梳齿电极之间的间隔加宽，这导致的困难在于液晶驱动电势不期望地增大。
第四现有技术(即，日本特许专利申请No.2008-225337)公开了一种有源矩阵液晶显示单元，其中，上基板在液晶层侧设置有多个斜面。第四现有技术描述了可以通过提供上述的斜面来得到高开口率。然而，第四现有技术未能提供改进在每个像素区域中设置的透明电极之上的液晶分子的旋转的任何提示。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，在该显示单元中，使透明的梳齿电极之上的液晶间隙大于透明的梳齿电极之间的液晶间隙，以改进梳齿电极之上的透光比率。
根据本发明的一个方面，一种共面转换模式有源矩阵液晶显示单元，包括：第一基板；第二基板，所述第二基板被设置成与所述第一基板平行；液晶层，所述液晶层保持在所述第一基板和所述第二基板之间。所述第一基板包括多个扫描线、多个公共线、多个数据线和有源元件(active elements)，所述多个公共线被设置成与所述扫描线平行，所述多个数据线被设置成与所述扫描线交叉，所述有源元件位于所述数据线和所述扫描线的交叉部分附近。所述第一基板还包括多个透明的梳齿电极，用于向所述液晶层施加电场。采用这样的布置，本发明的特征在于，所述透明的梳齿电极之上的液晶间隙大于所述透明的梳齿电极之间的液晶间隙。
附图说明
从下面结合附图的描述中，将更清楚地理解本发明的特征和优点，在附图中，类似的元件或部分用类似的参考标号来表示，其中：
图1是示意性示出根据本发明实施例的液晶显示单元的一部分的垂直剖面图；
图2是示出本发明的垂直剖面图；
图3是示出由本发明得到的效果的图形表示；
图4是示出由本发明得到的效果的图形表示；
图5是示出由本发明得到的效果的图形表示；
图6是示出本发明的另一个实施例的垂直剖面图；
图7是示出本发明的又一个实施例的垂直剖面图；以及
图8是示出本发明的又一个实施例的垂直剖面图。
具体实施方式
图1是示意性示出本发明的实施例的剖视图。该实施例包括第一基板(TFT基板)2、第二基板(滤色器基板)4、夹在第一基板2和第二基板4之间的液晶层6以及多个透明的梳齿电极10，以上所有这些形成液晶显示单元的一部分。透明的梳齿电极10沿着与该图正交的方向延伸。在相邻的梳齿电极10之间产生横向电场(即，共面电场)。可应用本发明的液晶显示单元在本领域是公知的，因此为了简便起见，将省略其细节。
根据图1中所示的实施例，在第一基板2上在透明的梳齿电极10之间设置(即，图案化)绝缘膜(例如，有机膜)12。因此，透明的梳齿电极10之上的液晶间隙变得比透明的梳齿电极10之间的液晶间隙大，据此，致使梳齿电极10之上的液晶更容易旋转。另外，由于在梳齿电极附近液晶立起，因此沿着液晶的纵向方向的折射率(n//)变成有效的n//_eff，并且因此，由液晶提供的折射率各向异性Δn变小。然而，可以通过增大液晶间隙d，抑制延迟量Δn·d(“d”表示液晶间隙)的减小。
结果，当向透明的梳齿电极10施加电压时，虽然电极之上的横向电场小，但是电极之上的液晶变得更容易旋转，并且因此梳齿电极之上的光透射率可以得以改进。另外，由于增大液晶间隙造成的电极之上的液晶延迟量的增大能够有助于增大光透射率。
将描述体现本发明的一个具体实例。在第一基板上图案化绝缘膜(即，有机膜)的方式为：透明的梳齿电极10之上的液晶间隙变得比电极之间的液晶间隙大约大1.0μm。在该情况下，如图2中所示，绝缘膜逐渐锥化变细。通过实例的方式，锥角(taper angle)如下形式。也就是说，在第一基板2上形成透明的梳齿电极10之后，沉积有机膜，并且该被沉积的膜经受曝光处理，同时局部控制曝光量。可选择地，还可以通过适当地控制烘焙温度来形成锥角。有机材料适于形成如在上述实例中的诸如大于1.0μm的厚层。
根据本发明者进行的计算机仿真，在梳齿电极的每个的台阶的高度被制成1.0μm并且台阶的锥角被设置成60度的情况下，与在现有技术中没有形成台阶的情况相比，光透射率增大18％，这在图3中示意性示出。这意味着，在像素节距(pixel pitch)是90μm×270μm、相邻的梳齿电极之间的间隔是8.5μm并且梳齿电极的每个的宽度是3.5μm的情况下，每个像素的光透射率可以增大5％。
图4是示出绝缘膜的台阶高度和像素光透射率之间的关系的图示，并且图5是锥角和像素光透射率之间的关系的图示。如从图4和图5中看到的，考虑到当通过摩擦使液晶定向时实际操作的方便，优选地，绝缘膜的台阶被设置在1.0μm至1.5μm的范围内，并且台阶的锥角被制成大于45度的角。
为了避免梳齿电极10和绝缘膜12的不期望的重叠，绝缘膜12可以被形成为离开电极10的端部，如图6中所示。此外，如图7和图8中所示，可以在第二基板4上设置绝缘膜12，或者在第一基板2和第二基板4上都设置绝缘膜12。