蓝相液晶显示装置及其制造方法

专利名称：蓝相液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置及其制造方法，特别是指一种蓝相液晶显示装置及其制造方法。
背景技术：
蓝相是存在于胆甾相与各向同性相之间的液晶相。蓝相液晶具有以下优点(1)响应速度快(小于Ims)，使省去彩膜的场序色控成为可能；(2)可直接利用电场诱导双折射原理实现显示，不需取向层和摩擦处理；(3)在不加电时液晶具有良好各向同性，暗态无漏光，视角好。因此，蓝相液晶显示装置将是下一代显示领域的潜力产品。目前的蓝相液晶显示装置大多采用传统的IPS(横向电场效应显示技术)模式驱动，加电后只得到薄膜场效应晶体管基板上的水平电场，液晶呈两畴分布，这样对驱动电压的要求比较高，需要较强的驱动电压才能够得到需要的水平电场强度。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种蓝相液晶显示装置及其制造方法，能够降低以IPS模式驱动的蓝相液晶的驱动电压。为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下一方面，提供一种蓝相液晶显示装置，包括下偏振片；形成在所述下偏振片之上的薄膜场效应晶体管基板；与所述薄膜场效应晶体管基板相对设置的彩膜基板；形成在所述彩膜基板之上的上偏振片；多个正负交替排布的像素电极，设置在所述薄膜场效应晶体管基板面向所述彩膜基板的面上并向所述彩膜基板突起；设置在所述彩膜基板上的多个公共电极，所述公共电极在一平行面上的正投影与所述像素电极在所述平行面上的正投影等间距交替排布；形成在所述薄膜场效应晶体管基板与所述彩膜基板之间的蓝相液晶层；其中，所述像素电极电压大于所述公共电极电压为正，小于所述公共电极电压为负。其中，所述薄膜场效应晶体管基板包括形成在所述下偏振片之上的一下玻璃基板；形成在所述下玻璃基板之上的一下绝缘层；所述彩膜基板包括形成在所述上偏振片之下的一上玻璃基板；形成在所述上玻璃基板之下的一彩膜层；形成在所述彩膜层之下的一上绝缘层。
其中，设置在所述下绝缘层上的像素电极电压大小相等。其中，所述上偏振片与所述下偏振片正交放置。其中，加电后蓝相液晶光轴与上偏振片吸收轴的夹角为45°或135°。其中，所述公共电极的纵截面为等腰三角形或等腰梯形；所述像素电极的纵截面为等腰三角形或等腰梯形。本发明实施例还提供了一种蓝相液晶显示装置的制造方法，包括提供一薄I旲场效应晶体管基板；提供一与所述薄膜场效应晶体管基板相对设置的彩膜基板； 在所述薄膜场效应晶体管基板面向所述彩膜基板的面上制成正负交替排布、并向所述彩膜基板突起的多个像素电极；在所述彩膜基板上制成多个公共电极，使所述公共电极在一平行面上的正投影与所述像素电极在所述平行面上的正投影等间距交替排布；在所述薄膜场效应晶体管基板与所述彩膜基板之间注入蓝相液晶层；其中，所述像素电极电压大于所述公共电极电压为正，小于所述公共电极电压为负。本发明的实施例具有以下有益效果上述方案中，薄膜场效应晶体管基板上正负交替排布有多个像素电极，彩膜基板上排布有多个公共电极，公共电极与像素电极上下错开、交替排布，使得在加电时能够得到类似W模式的液晶分布，有效增加了蓝相液晶的横向电场，从而大大降低了蓝相液晶的驱动电压，同时也实现了液晶的多畴取向，可以改善显示装置的视角。


图I为本发明实施例的蓝相液晶显示装置不加电时，液晶盒的状态示意图；图2为本发明实施例的蓝相液晶显示装置加电时，液晶盒的状态示意图；图3为本发明实施例的蓝相液晶显示装置的液晶盒各层的排列示意图；图4为现有技术中的IPS模式驱动的液晶显示装置加电时，液晶盒的状态示意图。
具体实施例方式为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本发明的实施例提供一种蓝相液晶显示装置及其制造方法，制备容易，且能够降低蓝相液晶的驱动电压。本发明实施例提供了一种蓝相液晶显示装置，包括下偏振片；形成在下偏振片之上的薄膜场效应晶体管基板；与薄膜场效应晶体管基板相对设置的彩膜基板；形成在彩膜基板之上的上偏振片；多个正负交替排布的像素电极，设置在薄膜场效应晶体管基板面向彩膜基板的面上并向彩膜基板突起；设置在彩膜基板上的多个公共电极，公共电极在一平行面上的正投影与像素电极在该平行面上的正投影等间距交替排布；形成在薄膜场效应晶体管基板与彩膜基板之间的蓝相液晶层。其中，像素电极电压大于公共电极电压为正，小于公共电极电压为负。
薄膜场效应晶体管基板包括形成在下偏振片之上的一下玻璃基板；形成在下玻璃基板之上的一下绝缘层；彩膜基板包括形成在上偏振片之下的一上玻璃基板；形成在上基板之下的一彩膜层；形成在彩膜层之下的一上绝缘层。其中，像素电极等间距排布在下绝缘层上，公共电极间距排布在上绝缘层上，像素电极与公共电极在同一平行面上的正投影等间距交替排布，这样在生产时可以降低成本，简化工艺。下面结合图I对本发明的蓝相液晶显示装置进行进一步介绍如图I所示，该蓝相液晶显示装置由上偏振片I、上玻璃基板2、彩膜层3、上绝缘层4，蓝相液晶层5、公共电极6、像素电极7、下绝缘层8、下玻璃基板9和下偏振片10组成。其中，上偏振片I的下表面与上玻璃基板2的上表面相连,上玻璃基板2的下表面与彩膜层3的上表面相连，彩膜层3的下表面与上绝缘层4的上表面相连，上绝缘层4的下表面上设 置有突起的公共电极6，上绝缘层4与下绝缘层8相对，下绝缘层8的上表面上设置有突起的像素电极7，下绝缘层8的下表面与下玻璃基板9的上表面相连，下玻璃基板9的下表面与下偏振片10的上表面相连。如图I所示，公共电极6等间距排布在上绝缘层4的下表面上，像素电极7等间距排布在下绝缘层8的上表面上，公共电极6和像素电极7在与玻璃基板2相平行的一平行面上的正投影交替排列，使得每一公共电极与相邻的两个像素电极之间的距离相等。其中，设置在下绝缘层8上的像素电极正负交替排布，即相邻的两个像素电极的极性相反(像素电极电压大于公共电极电压为正，小于公共电极电压为负)。进一步地，每个像素电极电压大小相等，使得加电后液晶盒中的液晶分布更均匀，降低生产成本，简化生产工艺，使得视角更加对称。本实施例中，突起的公共电极和像素电极为透明导电材料制成，其纵截面可以如图I所示为等腰梯形，还可以是等腰三角形或其他在此基础上改变的几何图形，等腰梯形的电场渗透效果优于其他形式，梯形的上下底宽度以及电极间距有一定范围，最佳值可以进行模拟优化，以达到最小化驱动电压和最大化透过率的目的。具体可以通过曝光工艺、掩膜工艺和刻蚀工艺制成突起的公共电极和像素电极。图I为不加电时液晶盒的状态示意图，此时入射光经过液晶后偏振态不发生变化。由图3所示的液晶盒各层的排列示意图可以看出，上偏振片31与下偏振片32正交放置，偏振片会阻挡与自身吸收轴垂直的光线，因此当上、下偏振片正交放置时，光线被上偏振片吸收呈暗态。图2为加电条件下液晶盒的状态示意图。如图3所示，像素电极或公共电极在上偏振片上的正投影37与上偏振片吸收轴33的夹角为135° ,在下偏振片上的正投影36与下偏振片吸收轴35的夹角为45°，因此加电后，如图2所示，在水平电场作用下液晶光轴34与上、下偏振片吸收轴的夹角为45°或135°，产生光程差An= AkE2(克尔效应，其中λ为真空中的波长，k为克尔常数，E是电场强度)，入射光经过液晶层后偏振态发生变化，光线经过液晶分子之后角度发生偏转，光可以通过上偏振片透出，实现亮态显示，驱动电压的变化引起场强变化，进而产生不同的光程差，由此控制不同的灰阶，在And= λ/2(λ为真空中的波长，d为上绝缘层下表面与下绝缘层上表面之间的距离)时能够得到最亮显示。本实施例中，下偏振片如图3所示角度放置，在实际应用中，下偏振片还可以以其他角度放置，只要保证上偏振片以及液晶光轴与下偏振片的夹角与本实施例相同即可。图4为现有技术中的液晶显示装置加电时，液晶盒的状态示意图，如图4所示，其彩膜基板41上没有设置公共电极，而只是在薄膜场效应晶体管基板42上设置正负交替的像素电极43，因此在加电时，只得到薄膜场效应晶体管基板42上的水平电场，液晶分子44呈两畴分布。本发明实施例通过上下基板上交错排列的公共电极和像素电极获得W模式的液晶分布，补偿和加强了水平电场，与传统的IPS模式相比，利用较小的驱动电压就能够得到相同的水平电场强度，从而降低了蓝相液晶的驱动电压；同时，W模式的液晶分布还可以实现液晶分子多畴分布效果，使显示装置获得较好的视角。本发明实施例还提供了一种上述蓝相液晶显示装置的制造方法，包括以下步骤提供一薄I旲场效应晶体管基板；提供一与薄膜场效应晶体管基板相对设置的彩膜基板； 在薄膜场效应晶体管基板面向彩膜基板的面上制成正负交替排布、并向彩膜基板突起的多个像素电极；在彩膜基板上制成多个公共电极，使公共电极在一平行面上的正投影与像素电极在平行面上的正投影等间距交替排布；在薄膜场效应晶体管基板与彩膜基板之间注入蓝相液晶层；其中，像素电极电压大于公共电极电压为正，小于公共电极电压为负。其中，该方法还包括在薄膜场效应晶体管基板之下形成一下偏振片；在彩膜基板之上形成一上偏振片。薄膜场效应晶体管基板包括形成在下偏振片之上的一下玻璃基板；形成在下玻璃基板之上的一下绝缘层；彩膜基板包括一上偏振片；形成在上偏振片之下的一上玻璃基板；形成在上玻璃基板之下的一彩膜层；形成在彩膜层之下的一上绝缘层。进一步地，为了使加电后液晶盒中的液晶分布更均匀，降低生产成本，简化生产工艺，视角更加对称，可以在下绝缘层上制成等间距排布且电压大小相等的多个像素电极；在上绝缘层上制成等间距排布的多个公共电极。具体地，在下绝缘层上使用曝光工艺、掩膜工艺和刻蚀工艺，采用透明导电材料制成等间距且正负间隔排布的多个像素电极，在上绝缘层上使用曝光工艺、掩膜工艺和刻蚀工艺，采用无机或有机透明导电材料制成等间距排布的多个公共电极。其中像素电极和公共电极的纵截面可以是等腰三角形或等腰梯形，或者其他在此基础上改变的几何图形，等腰梯形的电场渗透效果优于其他形式，梯形的上下底宽度以及电极间距有一定范围，最佳值可以进行模拟优化，以达到最小化驱动电压和最大化透过率的目的。进一步地，在薄膜场效应晶体管基板与彩膜基板之间注入液晶层为在上绝缘层与下绝缘层之间注入蓝相液晶层。进一步地，在本实施例中，可以如图3所示正交放置上偏振片31与下偏振片32，像素电极或公共电极在上偏振片上的正投影37与上偏振片吸收轴33的夹角为135°，在下偏振片上的正投影36与下偏振片吸收轴35的夹角为45°，使加电后，如图2所示，蓝相液晶呈各向异性，在水平电场作用下液晶光轴34与上、下偏振片吸收轴的夹角为45°或135°，产生光程差An= AkE2 (克尔效应，其中λ为真空中的波长，k为克尔常数，E是电场强度)，入射光经过液晶层后偏振态发生变化，光线经过液晶分子之后角度发生偏转，光可以通过上偏振片透出，实现亮态显示，驱动电压的变化引起场强变化，进而产生不同的光程差，由此控制不同的灰阶，在And= λ/2(λ为真空中的波长，d为上绝缘层下表面与下绝缘层上表面之间的距离)时能够得到最亮显示。在实际应用中，下偏振片还可以以其他角度放置，只要保证上偏振片以及液晶光轴与下偏振片的夹角与本实施例相同即可。本发明实施例通过上下基板上交错排列的公共电极和像素电极实现了获得W模式的液晶分布，补偿和加强了水平电场，与传统的IPS模式相比，利用较小的驱动电压就能够得到相同的水平电场强度，从而降低了蓝相液晶的驱动电压；同时，W模式的液晶分布还可以实现多畴分布效果，使显示装置获得较好的视角。以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种蓝相液晶显示装置，其特征在于，包括 下偏振片； 形成在所述下偏振片之上的薄膜场效应晶体管基板； 与所述薄膜场效应晶体管基板相对设置的彩膜基板； 形成在所述彩膜基板之上的上偏振片； 多个正负交替排布的像素电极，设置在所述薄膜场效应晶体管基板面向所述彩膜基板的面上并向所述彩膜基板突起； 设置在所述彩膜基板上的多个公共电极，所述公共电极在一平行面上的正投影与所述像素电极在所述平行面上的正投影等间距交替排布； 形成在所述薄膜场效应晶体管基板与所述彩膜基板之间的蓝相液晶层； 其中，所述像素电极电压大于所述公共电极电压为正，小于所述公共电极电压为负。
2.根据权利要求I所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于， 所述薄膜场效应晶体管基板包括 形成在所述下偏振片之上的一下玻璃基板； 形成在所述下玻璃基板之上的一下绝缘层； 所述彩膜基板包括 形成在所述上偏振片之下的一上玻璃基板； 形成在所述上玻璃基板之下的一彩膜层； 形成在所述彩膜层之下的一上绝缘层。
3.根据权利要求2所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，设置在所述下绝缘层上的像素电极电压大小相等。
4.根据权利要求3所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述上偏振片与所述下偏振片正交放置。
5.根据权利要求4所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，加电后蓝相液晶光轴与上偏振片吸收轴的夹角为45°或135°。
6.根据权利要求I所述的蓝相液晶显示装置，其特征在于，所述公共电极的纵截面为等腰三角形或等腰梯形； 所述像素电极的纵截面为等腰三角形或等腰梯形。
7.—种蓝相液晶显示装置的制造方法，其特征在于，包括 提供一薄膜场效应晶体管基板； 提供一与所述薄膜场效应晶体管基板相对设置的彩膜基板； 在所述薄膜场效应晶体管基板面向所述彩膜基板的面上制成正负交替排布、并向所述彩膜基板突起的多个像素电极； 在所述彩膜基板上制成多个公共电极，使所述公共电极在一平行面上的正投影与所述像素电极在所述平行面上的正投影等间距交替排布； 在所述薄膜场效应晶体管基板与所述彩膜基板之间注入蓝相液晶层； 其中，所述像素电极电压大于所述公共电极电压为正，小于所述公共电极电压为负。
全文摘要
本发明提供一种蓝相液晶显示装置及其制造方法。该蓝相液晶显示装置包括下偏振片；薄膜场效应晶体管基板；与所述薄膜场效应晶体管基板相对设置的彩膜基板；上偏振片；多个正负交替排布的像素电极，设置在所述薄膜场效应晶体管基板面向所述彩膜基板的面上并向所述彩膜基板突起；设置在所述彩膜基板上的多个公共电极，所述公共电极与所述像素电极在平行面上的正投影等间距交替排布；形成在所述薄膜场效应晶体管基板与所述彩膜基板之间的蓝相液晶层；其中，像素电极电压大于公共电极电压为正，小于公共电极电压为负。本发明的技术方案适用于液晶显示装置领域，能够增加蓝相液晶的水平电场分量，降低蓝相液晶的驱动电压。
文档编号G02F1/1343GK102707511SQ201110132300
公开日2012年10月3日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者柳在建, 赵伟利 申请人:京东方科技集团股份有限公司