專利名稱：液晶顯示單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)有多個像素的液晶顯示單元及其制造方法，其中所述 像素具有液晶元件。
背景技術(shù)：
近年來，例如使用垂直配向液晶的VA(垂直配向)模式液晶顯示器被 提議用作諸如液晶電視、筆記本PC(個人電腦)、汽車導航儀等的顯示器。 已經(jīng)知道，由于VA模式中液晶分子具有負的介電常數(shù)各向異性，即在分 子的長軸方向的介電常數(shù)小于短軸方向的介電常數(shù)，故VA模式比TN(扭 曲向列)模式可實現(xiàn)更大的視角。
然而，VA模式液晶顯示器具有亮度偏移的缺點，S卩，在從前方看去 時與從斜向看去時的亮度比不同。圖11是表示VA模式液晶顯示器中視頻 信號的灰度級(0到255)與亮度比(亮度相對于255個灰度級的比)之間的關(guān) 系的曲線圖。如曲線圖中箭頭P101所示，從前方看去時的亮度特性(圖中 以曲線"Ys(O。)"表示)與從45°方向看去時的亮度特性(圖中以曲線 "Ys(45° )"表示)存在很大差異。這證實了從45。方向看去時比從前方 看去時的亮度偏移較高。該現(xiàn)象稱為"泛白(whitish)"、"偏白(washout)" 或"色移"等，并被認為是VA模式液晶顯示器的最大缺點。
為解決泛白問題，有人提議將單位像素分成多個子像素，從而設(shè)置 各個子像素的閾值彼此不同(這稱為多像素結(jié)構(gòu))。目前已提出了各種類型 的多像素結(jié)構(gòu)，例如日本專利申請公開公報第H02-12號、美國專利公報 第4840460號以及日本專利第3076938號都公開了多像素結(jié)構(gòu)，其中應用 了基于電容耦合的所謂HT(半色調(diào)灰度級，halftone-gray scale)方法。在這些專利文獻的多像素結(jié)構(gòu)中，基于電容比來確定多個子像素之間的電位
差。更具體地，多像素結(jié)構(gòu)包括如圖12所示的電路配置，其中由子像素 120A和子像素120B構(gòu)成的像素120布置于由一對彼此交叉的數(shù)據(jù)線D與 柵極線G所圍繞的區(qū)域中。在這種多像素結(jié)構(gòu)中，子像素120A與120B分 別設(shè)有液晶元件122A與122B以及輔助電容元件123A與123B，且上述元件 連接于由子像素120A與120B所共用的公共薄膜晶體管(TFT)元件121的 源極。液晶元件122A與122B以及輔助電容元件123A與123B與TFT元件 121并聯(lián)。然而，耦合電容Cc設(shè)置為串聯(lián)于TFT元件121與子像素120B之 間。數(shù)據(jù)線D連接于TFT元件121的漏極，柵極線G連接于TFT元件121的 柵極。而且，輔助電容元件123A與123B的另一端連接于由它們所共用的 輔助電容線CL。在所述的具有上述電路配置的多像素結(jié)構(gòu)中，基于耦合 電容Cc的值確定子像素120A與子像素120B之間的電位差，從而確定了處 于某一灰度級時子像素120A與子像素120B之間的亮度比。
日本專利申請公開公報第2003-255305號公開了多像素結(jié)構(gòu)的另一 示例。在該多像素結(jié)構(gòu)中，多個子像素之間的液晶分子的預傾角有所不 同，從而在所述多個子像素之間的閾值變得不同。
圖13表示現(xiàn)有技術(shù)的多像素結(jié)構(gòu)中視頻信號的灰度級與各子像素的 顯示模式之間的關(guān)系。在此，示出了在從0級(黑顯示狀態(tài))到255(白顯示 狀態(tài))級增加灰度級(增加亮度)期間，像素的一部分(一個子像素)首先增加 了其亮度，然后該像素的其余部分(其它子像素)跟隨其后增加亮度。以此 多像素結(jié)構(gòu)，例如如圖11的箭頭P102所示，曲線"Ym(45。)"比曲線"Ys(45 ° )"更加相似于曲線"Ys(O。)"，其中曲線"Ym(45。)"表示多像素結(jié) 構(gòu)的從45°方向看去的亮度特性，曲線"Ys(45。)"表示普通像素結(jié)構(gòu)的 從45°方向看去的亮度特性。這證明泛白現(xiàn)象得到了抑制。
除了上述多像素結(jié)構(gòu)，如圖14所示的普通像素結(jié)構(gòu)通過沿著時間軸 將單位幀分割為多個子幀(例如兩個子幀)并通過使用兩個子幀在不同時 間單獨顯示高亮度和低亮度而獲得所需的亮度，也可以獲得與憑多像素 結(jié)構(gòu)所得效果相同的半色調(diào)效果。這樣也抑制了泛白現(xiàn)象。
然而，對于采用利用電容耦合的HT方法的多像素結(jié)構(gòu)，通常如圖12 所示，由于子像素122B通過耦合電容Cc連接于數(shù)據(jù)線D，因耦合電容Cc引起了驅(qū)動電壓下降，從而引起子像素122B的透光率下降。因此，整個 顯示屏變暗。而且，由于液晶顯示元件的液晶層不是直接連接于電極(浮 動的)，故存在容易燒壞屏幕(或圖像持久性)的擔憂。
在日本專利申請公開公報第2003-255305號的例子中，子像素之間液 晶分子的預傾角不同的多像素結(jié)構(gòu)的形成方式使得將液晶分子和UV(紫 外線)固化單體一起密封于液晶層中之后，在對各個子像素施加不同值 電壓的同時，使用光掩模選擇性地進行幾次UV照射。然而，該制造方法 難以將光掩模與所選的需要照射的子像素對準，且不容易使各個子像素 得到給定的預傾角。而且，由于子像素的邊界變得模糊，很難達到所需 的光學特性。
對于圖14的像素結(jié)構(gòu)中所用的通過沿時間軸分割各個單位幀而得到 半色調(diào)效果的方法，有效分辨率會下降(例如當由兩個像素構(gòu)成一個單位 幀時，有效分辨率下降為一半)?？蛇x地，當一個像素按時間分成子幀時， 需要將驅(qū)動頻率至少翻倍以避免閃爍，從而存在增加功耗和因TFT的 ON/OFF (開/關(guān))操作減速而造成顯示亮度不均的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述缺點而構(gòu)思了本發(fā)明。本發(fā)明旨在提供配置簡單且即使 當使用例如VA模式液晶時依然能夠提高亮度的視角特性的液晶顯示器 的液晶顯示單元。本發(fā)明還旨在提供能簡單且精確地制造上述液晶顯示 單元的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了第一液晶顯示單元，其包括信 號線對，該信號線對中的兩條信號線彼此交叉延伸；像素，其對應信號 線對而設(shè)并布置有多個分別具有液晶元件和電容元件的子像素；驅(qū)動元 件，其對應各個所述子像素而設(shè)，與分配給該像素的對應信號線對連接， 并基于視頻信號通過施加電壓到液晶元件而實現(xiàn)顯示驅(qū)動；以及電容線， 其為各個所述子像素而設(shè)并連接于電容元件的一端。電容元件的另一端 與液晶元件一同連接于驅(qū)動元件，且液晶元件包括在構(gòu)成一個像素的多 個子像素之間預傾角不同的液晶分子。需要注意，預傾角是基板表面的 法線與液晶分子長軸之間的初始配向角度。在本發(fā)明實施例的第一液晶顯示單元中，由于液晶元件中所包括的 液晶分子具有在多個子像素之間不同的預傾角，故各個子像素在任何灰
度級呈現(xiàn)的亮度彼此不同。在此，各個子像素通過與子像素一一對應設(shè) 置的驅(qū)動元件連接于公共信號線對，從而使配置更簡單。另一方面，與 各個子像素一一對應而設(shè)有多個驅(qū)動元件，且各個子像素中的電容元件 連接于其自己的電容線。以此配置，在制造過程中，通過使驅(qū)動元件關(guān) 閉，并經(jīng)各條電容線對各子像素施加彼此不同的電位，可簡單而準確地 設(shè)置預傾角的差異。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了第二液晶顯示單元，其包括信號線 對，該信號線對中的兩條信號線彼此交叉延伸；像素，其對應信號線對 而設(shè)并布置有多個分別具有液晶元件和電容元件的子像素；驅(qū)動元件， 其對應各個所述子像素而設(shè)，與對應的分配給該像素的信號線對連接， 并基于視頻信號通過施加電壓到液晶元件而實現(xiàn)顯示驅(qū)動；以及電容線， 其為各個所述子像素而設(shè)，并使該電容線共同地連接于多個子像素中的 所有的各個電容元件的一端。電容元件的另一端與液晶元件一同連接于 驅(qū)動元件，液晶元件的電容對電容元件的電容的比(電容比)在構(gòu)成一 個像素的多個子像素之間不同，且液晶元件包括在構(gòu)成一個像素的多個 子像素之間預傾角不同的液晶分子。
在本發(fā)明實施例的第二液晶顯示單元中，由于液晶元件中所包括的 液晶分子具有在多個子像素之間不同的預傾角，故各個子像素在任何灰
度級呈現(xiàn)的亮度彼此不同。在此，各個子像素通過與子像素一一對應設(shè) 置的驅(qū)動元件連接于公共信號線對，且各個子像素中的電容元件連接于 公共電容線，使得配置更簡單。另一方面，與各個子像素一一對應而設(shè) 有多個驅(qū)動元件。此外，液晶元件與電容元件之間的電容比在多個子像 素之間不同。以此配置，當制造過程中驅(qū)動元件關(guān)閉并經(jīng)電容線施加電 位于各子像素時，所施加的電位值在各子像素之間不同，從而可以簡單 而準確地設(shè)置預傾角的差異。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供了制造液晶顯示單元的第一方法，所 述液晶顯示單元包括信號線對以及對應該信號線對而設(shè)并配置有多個子像素的像素，所述信號線對中的兩條信號線彼此交叉延伸，各個子像素 具有液晶器件和電容元件，該方法包括下述步驟
A. 為各個所述子像素形成驅(qū)動元件，該驅(qū)動元件基于視頻信號通過 施加電壓于液晶元件而進行顯示驅(qū)動，然后將所有形成于像素中的驅(qū)動 元件共同地連接于分配給該像素的對應信號線對；
B. 形成所述液晶元件和電容元件，使二者共同地連接于對應的驅(qū)動 元件；以及
C. 為各個所述子像素形成電容線，使電容線連接于電容元件的與驅(qū) 動元件相對的一端。
在此，液晶元件是這樣形成的將包含可聚合單體和液晶分子的液 晶層密封在一對在相向的內(nèi)表面上分別具有配向膜的電極基板之間后， 利用電容線在所述一對電極基板之間將各不相同的電壓施加在多個子像 素上時，使像素中的所有單體在施加電壓期間由一個操作聚合。
需要注意，上述步驟A到C可同時進行，或可單獨進行。當單獨進行 時，處理順序在步驟A到C之中可任意確定。
在本發(fā)明實施例中的制造液晶顯示單元的第一方法中，為各個子像 素一一對應設(shè)置電容線，從而將子像素之間各不相同的電壓施加在所述 的一對電極基板之間。這樣，液晶分子相對于電極基板的法線預傾成在 子像素之間各不相同的角度。當液晶層中的單體在這樣的條件下聚合時， 就形成了附著于電極基板的與液晶層接觸的一側(cè)的聚合物。聚合物結(jié)構(gòu) 帶來使液晶分子保持預傾狀態(tài)的效果。因此，非驅(qū)動狀態(tài)中液晶分子的 預傾角在子像素之間各不相同。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供了制造液晶顯示單元的第二方法，所 述液晶顯示單元包括信號線對以及對應該信號線對而設(shè)并配置有多個子 像素的像素，所述信號線對中的兩條信號線彼此交叉延伸，各個子像素 具有液晶器件和電容元件，該方法包括下述步驟
a.為各個所述子像素形成驅(qū)動元件，該驅(qū)動元件基于視頻信號通過 施加電壓于液晶元件而進行顯示驅(qū)動，并將所有形成于像素中的驅(qū)動元 件共同地連接于分配給該像素的對應信號線對；b. 形成所述液晶元件和電容元件，使二者共同地連接于對應的驅(qū)動 元件，并使液晶元件與電容元件之間的電容比在多個子像素之間各不相 同；以及
c. 形成公共電容線，使該電容線連接于像素中的所有電容元件的與 驅(qū)動元件相對的一端。
在此，液晶元件是這樣形成的將包含可聚合單體和液晶分子的液 晶層密封在一對在相向的內(nèi)表面上分別具有配向膜的電極基板之間后， 利用液晶元件與電容元件之間的電容的比(電容比)的不同，在所述一 對電極基板之間將各不相同的電壓施加在多個子像素上時，使像素中的 所有單體在施加電壓期間由一個操作聚合。需要注意，上述步驟a到c可
同時進行，或可單獨進行。當單獨進行時，處理順序在步驟a到c之中可 任意確定。
在本發(fā)明實施例的制造液晶顯示單元的第二方法中，通過由所有子 像素共用一條公共電容線，借助于子像素之間各不相同的電容比，在一 對電極基板之間對各子像素施加各不相同的電壓，從而液晶分子相對于 電極基板的法線預傾成在子像素之間各不相同的角度。當液晶層中的單 體在這樣的條件下聚合時，就形成了附著于電極基板的與液晶層接觸的 一側(cè)的聚合物。聚合物結(jié)構(gòu)帶來使液晶分子保持預傾狀態(tài)的效果。因此， 非驅(qū)動狀態(tài)中液晶分子的預傾角在子像素之間各不相同。
根據(jù)本發(fā)明實施例的第一和第二液晶顯示單元，液晶元件中所包括 的液晶分子具有在多個子像素之間各不相同的預傾角，從而當各個子像 素中的液晶元件被顯示驅(qū)動時，可以減輕從斜向看顯示屏時的伽馬 (gamma)特性的變化，從而改善了亮度的視角特性。這樣，各個像素 中的多個子像素基于從公共信號線對傳來的信號一起進行顯示驅(qū)動，因 此，與使用從不同信號線所施加的不同驅(qū)動電壓單獨地顯示驅(qū)動多個子 像素的情況相比，可以減少信號線對的數(shù)目，從而提高了開口率，且還 可減少驅(qū)動多余信號線的驅(qū)動器的數(shù)目，從而變得緊湊。
此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的第一液晶顯示單元，驅(qū)動元件關(guān)閉時， 多個子像素之間各不相同的電位經(jīng)單獨的電容線施加于子像素中所包括的液晶元件，這樣，在制造過程中可以簡單而準確地設(shè)置各個子像素所 特有的預傾角。因此，可呈現(xiàn)優(yōu)秀的亮度視角特性。
本發(fā)明實施例的第二液晶顯示單元配置成，當驅(qū)動元件關(guān)閉時，利 用子像素之間電容比的不同，將互不相同的電位通過公共電容線施加于 各個子像素中的液晶元件上。以此配置，如第一液晶顯示單元一樣，在 制造過程中可以簡單而準確地設(shè)置各個子像素所特有的預傾角。因此， 可呈現(xiàn)優(yōu)秀的亮度視角特性。
根據(jù)本發(fā)明的制造液晶顯示單元的第一方法，與各個子像素一一對 應而設(shè)置了電容線，且將子像素之間各不相同的電壓施加在一對電極基 板之間，從而各個子像素的液晶層中所包括的液晶分子可預傾成給定的 角度。然后，在這樣的條件下由一個操作(不沿時間軸分開)將液晶層中的 單體聚合。這樣，可以使各個子像素的預傾角的設(shè)置比起使用光掩模等 分別地(沿時間軸分開)對各個子像素進行單體聚合的情況更簡單而準確。 這種情況下無需使用信號線對。因此，實現(xiàn)配置簡單的具有多像素結(jié)構(gòu) 的液晶顯示單元變得相對容易，所述液晶顯示單元中可呈現(xiàn)優(yōu)秀的亮度 視角特性。
根據(jù)本發(fā)明的制造液晶顯示單元的第二方法，子像素之間各不相同 的電壓通過利用各不相同的電容比由所有子像素共用的公共電容線在一 對電極基板之間施加，從而各個子像素的液晶層中所包括的液晶分子可 預傾成給定的角度。由于在這樣的條件下由一個操作(不沿時間軸分開) 將液晶層中的單體聚合，故可以使各個子像素的預傾角的設(shè)置比起使用 光掩模等分別地(沿時間軸分開)對各個子像素進行單體聚合的情況更簡 單而準確。這種情況下無需使用信號線對。因此，實現(xiàn)配置簡單的具有 多像素結(jié)構(gòu)的液晶顯示單元變得相對容易，所述液晶顯示單元可呈現(xiàn)優(yōu) 秀的亮度視角特性。
本發(fā)明的其它的和進一步的目的、特性與優(yōu)點將從下述描述中更充 分地體現(xiàn)。


圖l是表示本發(fā)明第一實施例的液晶顯示器的整體結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示圖1所示像素的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是表示圖2所示的液晶元件中所設(shè)的像素電極的配置的平面圖。
圖4是圖1所示的液晶顯示器的沿圖3的IV-IV線的剖面圖。
圖5是解釋液晶分子的預傾角的示意圖。
圖6是本發(fā)明實施例的另一配置示例的剖面圖。
圖7是解釋圖1的液晶顯示器的液晶顯示單元的制造方法的流程圖。
圖8是解釋圖1的液晶顯示器的液晶顯示單元的制造方法的剖面圖。
圖9是解釋圖8步驟之后的步驟的剖面圖。
圖10是表示本發(fā)明第二實施例的液晶顯示器的液晶顯示單元中的像 素的詳細配置的電路圖。
圖11是表示現(xiàn)有技術(shù)中視頻信號的灰度級與液晶顯示器的LCD板前 方和LCD板45。方向的亮度比之間的典型關(guān)系的特性圖。
圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器的液晶顯示單元的像素結(jié)構(gòu)的電 路圖。
圖13是表示現(xiàn)有技術(shù)的多像素結(jié)構(gòu)中視頻信號的灰度級與各子像素 的顯示模式之間的關(guān)系示例的平面圖。
圖14是表示現(xiàn)有技術(shù)的另一液晶顯示器的液晶顯示單元的像素結(jié)構(gòu) 的電路圖。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
第一實施例
圖1表示作為本發(fā)明第一實施例的液晶顯示器(LCD1)的整體結(jié)構(gòu)。液 晶顯示器1包括液晶顯示面板2、背光部3、圖像處理部4、基準電壓產(chǎn)生 部5、數(shù)據(jù)驅(qū)動器6、柵極驅(qū)動器7、時間控制部8以及背光驅(qū)動器9。
背光部3是用于照亮液晶顯示面板2的光源，并配置為具有CCFL(冷 陰極熒光燈)、LED(發(fā)光二極管)等。液晶顯示面板2基于視頻信號Din通過調(diào)節(jié)從背光部3根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動 器6提供的驅(qū)動電壓而發(fā)出的光顯示圖像，數(shù)據(jù)驅(qū)動器6根據(jù)從后述的柵 極驅(qū)動器7提供的驅(qū)動信號而提供驅(qū)動電壓。液晶顯示面板2包括多個整 體上形成矩陣的信號線對(柵極線G和數(shù)據(jù)線D)和多個沿著柵極線G與數(shù) 據(jù)線D排列的像素IO，其中每個信號線對的兩條信號線彼此交叉地延伸。 柵極線G是用于逐行選擇需要驅(qū)動的像素10的電氣布線，數(shù)據(jù)線D是提供 從數(shù)據(jù)驅(qū)動器6施加到需要驅(qū)動的像素10的驅(qū)動電壓的電氣布線。像素IO 包括對應于R(紅)、G(綠)及B(藍)的彩色像素，即紅、綠及藍濾色器(未示 出)所分別連接用于發(fā)射紅、綠及藍顯示光的像素。各個像素10包括電路， 該電路包括兩個子像素(后述的像素10A與10B)。像素電路的配置將參照 圖2和圖3詳細描述。
圖像處理部4基于從外部傳進來的視頻信號Din進行具體的圖像處理 以便產(chǎn)生視頻信號D1作為RGB信號。
基準電壓產(chǎn)生部5提供后述的D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換所用的基準電壓Vref給 數(shù)據(jù)驅(qū)動器6。具體地，基準電壓Vref包括從黑電壓(如后述的當灰度級是 "零"時的亮度等級的電壓)到白電壓(例如后述的當灰度級是"255"時 的亮度等級的電壓)的多個基準電壓。在本實施例中，基準電壓Vre依各
R、 G及B像素中共用。基準電壓產(chǎn)生部5通常形成為其中多個電阻器串聯(lián) 的阻抗樹結(jié)構(gòu)。
柵極驅(qū)動器7基于時間控制部8的時間控制，沿著未示出的掃描線(柵 極線G)逐行驅(qū)動液晶顯示面板2中的各像素10。
數(shù)據(jù)驅(qū)動器6基于視頻信號D1提供驅(qū)動電壓，該驅(qū)動電壓從圖像處理 部4經(jīng)由時間控制部8提供給液晶顯示面板2的各個像素10(更具體地，提 供給各個像素10的子像素10A與10B)。具體地，數(shù)據(jù)驅(qū)動器6產(chǎn)生視頻信 號(上述驅(qū)動電壓)作為由使用從基準電壓產(chǎn)生部5提供的基準電壓Vre樹 視頻信號D1進行D/A轉(zhuǎn)換得到的模擬信號，并分別輸出該信號給像素IO。
背光驅(qū)動器9控制背光部3的照明操作。時間控制部8控制柵極驅(qū)動器 7和數(shù)據(jù)驅(qū)動器6的驅(qū)動時間，并提供視頻信號D1給數(shù)據(jù)驅(qū)動器6。接下來，參照圖2和圖3詳細說明各像素10中所形成的像素電路的配 置。圖2是像素10中所形成的像素電路的電路圖的示例。圖3是像素電路 中的液晶元件中所設(shè)的像素電極的平面配置的示例。
像素10是多像素結(jié)構(gòu)，其中兩個子像素10A與10B構(gòu)成像素10。子像 素10A包括作為主電容元件的液晶元件12A和輔助電容元件13A，像素 10B具有作為主電容元件的液晶元件12B和輔助電容元件13B。對應子像 素10A和10B，分別設(shè)有薄膜晶體管(TFT)11A與11B。液晶元件12A和輔 助電容元件13A并聯(lián)于TFT元件11A,液晶元件12B和輔助電容元件13B并 聯(lián)于TFT元件11B。
每個像素10連接于一對柵極線G和數(shù)據(jù)線D和兩條作為提供具體基 準電位給輔助電容元件13A和13B的對向電極側(cè)的總線的輔助電容線CL1 和CL2。 TFT元件11A和11B連接于由TFT元件11A和11B所共用的公共柵 極線G和公共數(shù)據(jù)線D。
液晶元件12A和12B作為根據(jù)驅(qū)動電壓進行顯示操作(發(fā)出顯示光)的 顯示元件，該驅(qū)動電壓從數(shù)據(jù)線D分別經(jīng)由TFT元件11A和11B提供給液 晶元件12A和12B的一端。液晶元件12A和12B包括由VA模式液晶材料構(gòu) 成的液晶層40(以后將描述之)和一對將該液晶層40夾于其中的電極(像素 電極20和對向電極30，如后所述)。優(yōu)選地，液晶元件12A的電容(LC電容 Clcl)與液晶元件12B的電容(LC電容Clc2)彼此相等。像素電極20(由圖2 中的附圖標記P1A和P1B所表示的一側(cè)的電極)連接于TFT元件11A和11B 的源極和輔助電容元件13A和13B的一端。對向電極30(與圖2中的附圖標 記P1A和P1B所示的相對一側(cè)的電極)接地。像素電極20具有例如圖3所示 的平面配置，且由對應于子像素10A的像素電極20A和對應于子像素10B 的像素電極20B構(gòu)成。以下說明液晶元件12A和12B的詳細配置。
輔助電容元件13A和13B是用于提升液晶元件12A和12B的存儲電荷 的穩(wěn)定性的電容元件，并分別具有輔助電容Csl和Cs2。優(yōu)選地，輔助電 容Csl與輔助電容Cs2之間的比與子像素10A和子像素10B之間的面積比 是相同的，以便盡量降低子像素10A中的饋通電壓與子像素10B中的饋通 電壓之間的差異，從而避免子像素10A中最佳反電壓(像素電極20與對向 電極30之間的電位差)與子像素10B中最佳反電壓之間的不一致。輔助電容元件13A的一端(電極之一)連接于液晶元件12A的一端和TFT元件11A 的源極，另一端(對向電極)連接于輔助電容線CL1。輔助電容元件13B的 一端(電極之一)連接于液晶元件12B的一端和TFT元件11B的源極，另一端 (對向電極)連接于輔助電容線CL2。
TFT元件11A通常由M0S-FET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)構(gòu) 成，其中柵極連接于柵極線G，源極連接于液晶元件12A的一端和輔助電 容元件13A的一端，漏極連接于數(shù)據(jù)線D。 TFT元件11A作為開關(guān)元件用 于根據(jù)視頻信號D1提供驅(qū)動電壓給液晶元件12A和輔助電容元件13A的 一端。具體地，TFT元件11A配置為根據(jù)從柵極驅(qū)動器7經(jīng)柵極線G提供的 選擇信號在數(shù)據(jù)線D與液晶元件12A和輔助電容元件13A的一端之間有選 擇地建立電連接。
類似地，TFT元件11B通常由M0S-FET構(gòu)成，其中柵極連接于柵極線 G，源極連接于液晶元件12B的一端和輔助電容元件13B的一端，漏極連 接于數(shù)據(jù)線D。 TFT元件11B作為開關(guān)元件用于根據(jù)視頻信號D1提供驅(qū)動 電壓給液晶元件12B的一端和輔助電容元件13B的一端。具體地，TFT元 件11B配置為根據(jù)從柵極驅(qū)動器7經(jīng)柵極線G提供的選擇信號在數(shù)據(jù)線D 與液晶元件12B和輔助電容元件13B的一端之間有選擇地建立電連接。
接下來，參照圖4解釋液晶元件12A和12B的詳細配置。圖4是表示沿 圖3的IV-IV線從箭頭所示的方向看去的包括液晶元件12A和12B的液晶顯 示器l的主要部分的剖面圖。
液晶顯示器1配置為液晶層40隔著配向膜23和33設(shè)置于TFT基板22 與CF(濾色器)基板32之間。液晶層40中包括兩個或更多液晶分子40A，且 液晶分子的預傾角在對應于子像素10A的區(qū)域和對應于子像素10B的區(qū) 域之間是不同的。需要注意，如圖5所示，當垂直于基板平面的方向定義 為"Z"時，預傾角是"Z"方向與液晶分子40A的長軸"D"之間的傾角 6。盡管液晶顯示器l中的基板之間設(shè)有多個像素，但以下圖6、圖8、圖 9中僅示出一個像素以避免描述復雜，且圖4、圖6、圖8和圖9中省略對TFT 基板22和CF基板32的詳細配置的描述。TFT基板22通常配置為多個像素電極20在玻璃基板21上排列為矩 陣。TFT基板22還包括分別驅(qū)動多個像素電極20的TFT元件11A和11B(圖4 中未示出)、連接于TFT元件11A和11B的柵極線和源極線(圖4中未示出) 等。在玻璃基板21上為各個子像素10A和10B設(shè)置像素電極20，且像素電 極20通常由諸如ITO(銦錫氧化物)等透明導電材料制成。例如圖形化為類 似條紋狀或V狀的狹縫部24(未形成電極的部分)形成于各個子像素中的 像素電極20中。
CF基板32配置為在玻璃基板31上紅(R)、綠(G)及藍(B)濾色器(未示 出)例如以條紋的形式排列，且對向電極30排列為幾乎遍布有效顯示區(qū)。 對向電極30通常由諸如ITO(銦錫氧化物)等透明導電材料制成。圖形化為 類似于上述像素電極20的狹縫部24的狹縫部34形成于各個子像素中。這 樣，形成于像素電極20和對向電極30中的狹縫部24和34在堆積方向(垂直 于基板平面的方向)上非彼此面對面地布置。以此配置，當施加驅(qū)動電壓 時，電場相對于液晶分子40A的長軸斜向施加，從而對電壓的響應提高。 而且，由于配向方向彼此不同的兩個或多個區(qū)域形成于一個像素中，故 視角特性得到提升。
液晶層40由垂直配向液晶材料構(gòu)成，且通常包括具有負的介電常數(shù) 各向異性的液晶分子40A和聚合物結(jié)構(gòu)40B，聚合物結(jié)構(gòu)40B將液晶分子 40A保持在與配向膜23和33的界面的附近。液晶分子40A具有在長軸方向 的介電常數(shù)小于在短軸方向的介電常數(shù)的特性。由于該特性，當驅(qū)動電 壓為OFF (斷電)時，液晶分子40A對齊為其長軸垂直于基板；當驅(qū)動電 壓為ON (接電)時，液晶分子40A對齊為其長軸平行于基板。聚合物結(jié) 構(gòu)40B由聚合物材料制成，聚合物材料例如是由諸如乙氧基化的雙酚二丙 烯酸酯(ethoxylatedbiphenoldiacrylate，具體地，新中村化學制的"NK ESTERA-BP-2E"(商標名))等的單體聚合而成。
子像素10A中的由聚合物結(jié)構(gòu)40B保持的液晶分子40A的預傾角大于 子像素10B中的。優(yōu)選地，子像素10A中的液晶分子40A具有例如10。的 預傾角ei。以此配置，可有效提升在低等級灰度級時對電壓的響應。
同時，子像素10B中的液晶分子40A具有0。的預傾角6 2。即，液晶 分子40A的長軸方向與基板平面垂直地配向。如圖6所示，即使當子像素10B中的液晶分子40A的預傾角9 2大于0° ，只要預傾角62小于子像素 10A中的液晶分子40A的預傾角9 1(0 1>6 2)就可以。
配向膜23和33通常由諸如聚酰亞胺等有機材料制成，并是使液晶分 子40A與基板平面垂直地配向的垂直配向膜。可對配向膜23、 33進行諸如 研磨等處理以調(diào)整其配向。
接下來，參照圖1到圖4詳細描述具有該配置的本實施例的液晶顯示 器1的操作。
如圖1所示，在液晶顯示器l中，來自外部的視頻信號Din由圖像處理 部4處理以產(chǎn)生用于各個像素10的視頻信號D1。視頻信號D1經(jīng)由時間控 制部8提供給數(shù)據(jù)驅(qū)動器6。數(shù)據(jù)驅(qū)動器6使用由基準電壓產(chǎn)生部5提供的 基準電壓Vre樹視頻信號Dl進行D/A轉(zhuǎn)換，生成模擬視頻信號。隨后，基 于模擬視頻信號，驅(qū)動電壓從柵極驅(qū)動器7和數(shù)據(jù)驅(qū)動器6施加給各個像 素10中的子像素10A和10B，從而逐行地為各個像素10進行顯示驅(qū)動操 作。具體地，如圖2和圖3所示，TFT元件11A和11B的0N/0FF根據(jù)從柵極 驅(qū)動器7經(jīng)柵極線G提供的選擇信號而開關(guān)，從而在數(shù)據(jù)線D與液晶元件 12A和12B之間以及數(shù)據(jù)線D與輔助電容元件13A與13B之間有選擇地建 立電連接。因此，基于從數(shù)據(jù)驅(qū)動器6提供的模擬視頻信號，驅(qū)動電壓施 加于液晶元件12A和12B以及輔助電容元件13A和13B，從而進行顯示驅(qū) 動。
隨后，在從數(shù)據(jù)線D到液晶元件12A和12B并從數(shù)據(jù)線D到輔助電容 元件13A和13B建立電連接的像素10中，發(fā)自背光部3的照明光通過液晶 顯示面板2調(diào)整并作為顯示光輸出。這樣，基于視頻信號Din，在液晶顯 示器l上顯示圖像。
由于如圖4所示的液晶顯示器1中的液晶分子40A的預傾角在子像素 10A與子像素10B之間彼此不同，基于模擬視頻信號，各個像素10以空間 上分成子像素10A和10B這兩部分的方式被顯示驅(qū)動，從而子像素10A與 IOB之間在任何等級的灰度級時亮度都不相同。即，當各個像素10中的液 晶元件12A和12B被顯示驅(qū)動時，可以減輕從斜向看屏幕時的伽馬特性的 變化，從而改善了亮度的視角特性。這樣，由于各個像素10中的子像素10A和10B基于從公共數(shù)據(jù)線D和柵極線G傳來的信號一起被顯示驅(qū)動， 故與使用從不同信號線施加的不同驅(qū)動電壓單獨地顯示驅(qū)動多個子像素
的情況相比，可以減少信號線對的數(shù)目，從而提高了開口率，此外，還 可減少驅(qū)動多余信號線對的驅(qū)動器的數(shù)目，從而變得緊湊。由于對應子 像素10A和10B分別設(shè)有TFT元件11A和11B，顯得妨礙了開口率的提高， 然而事實上，TFT元件11A和11B是由兩個子像素共用的普通TFT元件的 一半大小，從而從整體來看由TFT元件所占據(jù)的面積沒有差異。
接下來，參照圖7的流程圖以及圖8和圖9的剖面圖解釋液晶顯示器1 的制造方法。需要注意，為了簡化，圖8和圖9中僅示出一個像素。
首先，制作TFT基板22和CF基板32(步驟S101)。具體地，通過在玻璃 基板21上依次形成柵極線G、柵極絕緣膜、非晶硅、數(shù)據(jù)線D以及最終保 護膜(這些均未示出)而制作出TFT元件11A和11B。然后，將各個具有狹縫 部24的像素電極20A和20B形成于對應于子像素10A和10B的區(qū)域并分別 與TFT元件11A和11B連接，從而得到TFT基板22。此時，與TFT元件11A 和11B同時形成輔助電容元件13A和13B以及輔助電容線CL1和CL2。另一 方面，濾色器(未示出)和具有狹縫部34的對向電極30形成于玻璃基板31 的規(guī)定位置，從而得到CF基板32。
如圖8所示，形成TFT基板22和CF基板32之后，在TFT基板22與CF基 板32之間隔著配向膜23和33將液晶層40密封于TFT基板22與CF基板32之 間(步驟S102)。
具體地，通過諸如在基板上涂敷垂直配向劑或印刷并焙燒垂直配向 膜的處理，配向膜23形成于像素電極20的表面上而配向膜33形成于對向 電極30的表面上。另外，作為構(gòu)成液晶層40材料的液晶材料通過混合液 晶分子40A和單體40C而制得。單體40C具有在紫外線照射下聚合而變成 聚合物40B(自由基聚合)的性質(zhì)。而且，可對液晶材料添加光聚作用引發(fā) 劑(自由基聚合引發(fā)劑)等。隨后，用于確定元件間隙的諸如塑料珠等的間 隔確定突起物散布于TFT基板22和CF基板32的配向膜23和33之一的表 面。然后，通過絲網(wǎng)印刷法，使用環(huán)氧粘合劑等來印刷密封部。之后， TFT基板22和CF基板32以其中間的間隔確定突起物和密封部結(jié)合到一起，使得配向膜23和33面向彼此，隨后上述液晶材料注入其中。然后， 通過加熱和硬化密封部將液晶材料密封于TFT基板22與CF基板32之間。
接下來，如圖9所示，通過一次分別在像素電極20A與對向電極30之 間施加電壓Vcsl和在像素電極20B與對向電極30之間施加電壓Vcs2而施 加特定的電場給液晶層40，從而使液晶分子40A傾斜(步驟103)。具體地， 在TFT元件11A和11B關(guān)閉且從數(shù)據(jù)線D施加的電壓設(shè)置為0V的條件下， 通過將輔助電容線CL1和CL2的基準電位設(shè)定為彼此不同的值，使互不相 同的電壓Vcsl和Vcs2分別施加到子像素10A和10B。這樣，電場以與玻璃 基板21和31的表面形成特定角度的方向施加，從而使液晶分子40A配向為 相對于玻璃基板21、 31的法線方向以給定方向傾斜。這里需要注意，在 對應于子像素10A的區(qū)域和對應于子像素10B的區(qū)域的液晶分子的傾角 是不同的。預傾角e l和9 2可通過適當調(diào)整電壓Vcsl和Vcs2的值加以控 制。圖9圖示了當在像素電極20B和對向電極30之間施加的電壓Vcs2設(shè)置 為零以使子像素10B中的液晶分子40A的預傾角0 2設(shè)置為零度的情形。
此外，例如在保持施加電壓Vcsl和Vcs2的同時，以紫外光UV從TFT 基板22的外側(cè)照射液晶層40以便使單體40C聚合，從而形成附著于配向膜 23和33的表面的聚合物40B(步驟S104)。這樣形成的聚合物40B化學結(jié)合 于配向膜23和33并具有保持非驅(qū)動狀態(tài)中在液晶層40中與配向膜23、 33 的界面附近的液晶分子40A的預傾角e l和6 2的功能。需要注意，也可在 形成聚合物40B之后連接輔助電容線CL1和CL2。
通過上述制造過程可得到液晶顯示器l。于是，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯 示器的制造方法，對應子像素10A和10B分別設(shè)有輔助電容線CL1和CL2， 然后使用輔助電容線CLl和CL2施加不同的電壓Vcsl和Vcs2給各子像素 IOA和IOB，且在包括于各子像素10A和10B的液晶層40中的各液晶分子 40A傾斜成特定角度的同時(時間上不分開)一次將液晶層40中的單體40C 聚合。這樣，與對各子像素使用光掩膜等有選擇地(時間上分開)進行聚合 的情況相比，可以更簡單而準確地確定各子像素10A和10B的預傾角0 1 和6 2。由于當時不需要數(shù)據(jù)線D和柵極線G，故不必分別為子像素10A 和10B提供數(shù)據(jù)線D和柵極線G。因此，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)更簡單且具有多像 素結(jié)構(gòu)的液晶顯示器l，多像素結(jié)構(gòu)可展示出優(yōu)秀的亮度視角特性。輔助電容線CL1和CL2用作僅在制造過程中彼此獨立的電極，而在制造之后， 用作具有相同電位的電極，以使現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動系統(tǒng)可應用于該液晶顯
不器o
第二實施例
接下來，參照圖10解釋本發(fā)明的第二實施例。圖10是本發(fā)明的液晶 顯示器的各個像素10中所形成的像素電路的配置示例。
在本實施例中，輔助電容線CL由子像素10A和10B所共用，輔助電容 元件13A的輔助電容Csl與輔助電容元件13B的輔助電容Cs2的比，即 "Csl/Cs2"與各個像素10中子像素10A與子像素10B的面積比不同。即 "Clcl/Csl"與"Clc2/Cs2"不同，"Clcl/Csl"表示液晶元件12A的電容 (LC電容Clcl)與輔助電容元件13A的電容(輔助電容Csl)的比，"Clc2/Cs2" 表示液晶元件12B的電容(LC電容Clc2)與輔助電容元件13B的電容(輔助 電容Cs2)的比。需要注意，除了上述幾點，本實施例的液晶顯示器具有 與第一實施例的液晶顯示器l相同的配置。因此，本實施例的液晶顯示器 具有與上述第一實施例一樣的優(yōu)秀的亮度視角特性、高開口率以及緊湊 的結(jié)構(gòu)。具體地，各個像素10中，由于子像素10A和10B—起共用一條輔 助電容線CL而不是分別為子像素10A和10B提供輔助電容線CL1和CL2， 故從整體上看輔助電容線可減少(減半)，從而可實現(xiàn)更緊湊的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在參照圖10的電路圖以及圖7的流程圖和圖8與圖9的剖面圖解釋 本實施例的液晶顯示器的制造方法。需要注意，對與上述第一實施例不 同的地方將詳細說明，而適當?shù)厥÷云渌f明。
與第一實施例相同，首先在作成TFT基板22和CF基板32(步驟S101) 之后，在TFT基板22與CF基板32之間隔著配向膜23和33將液晶層40密封 于TFT基板22與CF基板32之間(步驟S102)。隨后，如圖9所示，通過同時 在像素電極20A和對向電極30之間施加電壓Vcsl且在像素電極20B和對 向電極30之間施加電壓Vcs2，施加特定電場于液晶層40，從而使液晶分 子40A傾斜配向(步驟S103)。具體地，在TFT元件11A和11B關(guān)閉且從數(shù)據(jù) 線D施加的電壓設(shè)置為OV的條件下，互不相同的電壓Vcsl和Vcs2借助于 輔助電容線CL分別施加于子像素10A和10B。這樣，在本實施例中，通過設(shè)置輔助電容線CL的電位為零之外的任何值，可以根據(jù)輔助電容元件 13A的輔助電容Csl與輔助電容元件13B的輔助電容Cs2的比而施加電壓 Vcsl和Vcs2于子像素10A和10B。因此，以與玻璃基板21和31的表面形成 特定角度的方向產(chǎn)生直流電場，從而使液晶分子40A相對于玻璃基板21 和31的法線配向為以給定方向傾斜。因此，可以適當?shù)卮_定輔助電容Csl 與輔助電容Cs2的比并調(diào)整電壓Vcsl和Vcs2的值，從而可以控制液晶分子 40A的預傾角6 l和0 2的值。而且，在保持施加電壓Vcsl和Vcs2的同時， 通過施加紫外光UV將單體40C聚合，以形成附著于配向膜23和33的表面 的聚合物40B(步驟S104)。于是，通過上述制造過程完成本實施例的液晶 顯不器°
本實施例的液晶顯示器的制造方法也可得到與上述第一實施例的相 同的效果。然而，為了盡可能降低子像素10A和子像素10B之間的饋通電 壓的差異，以避免本實施例中子像素之間的反電壓(像素電極20與對向電 極30之間的電位差)的最佳值之間的不一致，有必要使TFT元件11A的柵 極與子像素10A之間的寄生電容Cgs(未示出)與TFT元件llB的柵極與子 像素10B之間的寄生電容Cgs不同。從這個觀點來看，上述第一實施例的 液晶顯示器更適于簡單且容易地制造。
如上所述，已參照一些實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于 上述實施例，而是可進行各種變更。例如，雖然上述實施例中解釋了一 個像素由兩個子像素構(gòu)成的情況，但是本發(fā)明不局限于此，可配置為一 個像素由三個或更多個子像素構(gòu)成。
在上述實施例中，可聚合單體包括于液晶層中然后聚合以形成聚合 物結(jié)構(gòu)，但不局限于此。例如，還可通過聚合配向膜中的可聚合單體而 形成聚合物結(jié)構(gòu)。
在上述實施例中，盡管解釋了使用VA模式的液晶元件的情況，但是 本發(fā)明不局限于此，本發(fā)明還適合例如使用TN模式的液晶元件的情況。
顯而易見，按照上述說明可以對本發(fā)明做出許多修改和變化。因此 本領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以以 所具體描述的方式之外的方式實施。
權(quán)利要求
1. 一種液晶顯示單元，其包括信號線對，該信號線對中的兩條信號線彼此交叉延伸；像素，其對應所述信號線對而設(shè)并配置有多個子像素，各個子像素包括液晶元件和電容元件；驅(qū)動元件，其對應各個所述子像素而設(shè)，連接于分配給所述像素的對應信號線對，并基于視頻信號通過施加電壓給所述液晶元件進行顯示驅(qū)動；以及電容線，其為各個所述子像素而設(shè)并連接于所述電容元件的一端，其中，所述電容元件的另一端與所述液晶元件一同連接于所述驅(qū)動元件，并且所述液晶元件包括在構(gòu)成一個像素的所述多個子像素之間預傾角有所不同的液晶分子。
2. —種液晶顯示單元，其包括信號線對，該信號線對中的兩條信號線彼此交叉延伸；像素，其對應所述信號線對而設(shè)并配置有多個子像素，各個子像素包括液晶元件和電容元件；驅(qū)動元件，其對應各個所述子像素而設(shè)，連接于分配給所述像素的對應信號線對，并基于視頻信號通過施加電壓給所述液晶元件進行顯示驅(qū)動；以及電容線，其為各個所述子像素而設(shè)，并共同連接于所述多個子像素 中的所有的各個所述電容元件的一端， 其中，所述電容元件的另一端與所述液晶元件一同連接于所述驅(qū)動元件， 所述液晶元件與所述電容元件之間的電容比在構(gòu)成一個像素的所述多個子像素之間有所不同，并且所述液晶元件包括在構(gòu)成一個像素的所述多個子像素之間預傾角有所不同的液晶分子。
3. —種液晶顯示單元的制造方法，所述液晶顯示單元包括信號線對 以及對應該信號線對而設(shè)的并配置有多個子像素的像素，所述信號線對 中的兩條信號線彼此交叉延伸，所述各個子像素包括液晶元件和電容元件，該方法包括下述步驟為各個所述子像素形成驅(qū)動元件，所述驅(qū)動元件根據(jù)視頻信號通過 施加電壓給所述液晶元件而進行顯示驅(qū)動，然后將形成于所述像素中的 所有所述驅(qū)動元件共同地連接于分配給該像素的對應信號線對；形成所述液晶元件和所述電容元件，使二者共同地連接于對應的驅(qū) 動元件；以及為各個所述子像素形成電容線，使該電容線連接于所述電容元件的 與所述驅(qū)動元件相對的一端， 其中，所述液晶元件這樣形成將包含可聚合單體和液晶分子的液晶層密 封在一對在相向的內(nèi)表面上分別具有配向膜的電極基板之間后，利用所 述電容線，在所述一對電極基板之間將各不相同的電壓施加在多個子像 素上時，使像素中的所有單體在施加電壓期間由一個操作聚合。
4. 一種液晶顯示單元的制造方法，所述液晶顯示單元包括信號線對 以及對應該信號線對而設(shè)的并配置有多個子像素的像素，所述信號線對 中的兩條信號線彼此交叉延伸，各個子像素包括液晶元件和電容元件， 該方法包括下述步驟為各個所述子像素形成驅(qū)動元件，所述驅(qū)動元件根據(jù)視頻信號通過 施加電壓給所述液晶元件進行顯示驅(qū)動，然后將形成于所述像素中的所 有所述驅(qū)動元件共同地連接于分配給該像素的對應信號線對；形成所述液晶元件和所述電容元件，使二者共同地連接于對應的驅(qū) 動元件，并使所述液晶元件與所述電容元件之間的電容比在所述多個子 像素之間有所不同；以及形成公共電容線，使得該公共電容線連接于所述像素中的所有的各 個所述電容元件的與所述驅(qū)動元件相對的一端，其中，所述液晶元件這樣形成將包含可聚合單體和液晶分子的液晶層密封在一對在相向的內(nèi)表面上分別具有配向膜的電極基板之間后，利用液 晶元件與電容元件之間的電容比的不同，在所述一對電極基板之間將各 不相同的電壓施加在多個子像素上時，使像素中的所有單體在施加電壓 期間由一個操作聚合。
全文摘要
本發(fā)明提供了亮度視頻特性優(yōu)良的液晶顯示單元及其制造方法。該液晶顯示單元包括信號線對，該信號線對中的兩條信號線彼此交叉延伸；像素，其對應所述信號線對而設(shè)并配置有多個子像素，各個子像素包括液晶元件和電容元件；驅(qū)動元件，其對應各個所述子像素而設(shè)，連接于對應的信號線對，并基于視頻信號通過施加電壓給液晶元件進行顯示驅(qū)動；以及電容線，其為各個所述子像素而設(shè)并連接于其電容元件的一端，其中，所述電容元件的另一端與所述液晶元件一同連接于所述驅(qū)動元件，并且所述液晶元件包括在構(gòu)成一個像素的所述多個子像素之間預傾角有所不同的液晶分子。以此配置，可經(jīng)各條電容線對各子像素施加彼此不同的電位，從而可簡單而準確地設(shè)置預傾角的差異。
文檔編號G02F1/1362GK101452171SQ20081017893
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者上田一也, 鐮田豪 申請人:索尼株式會社