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CN1668964A - 板和包括该板的液晶显示器 - Google Patents

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CN1668964A
CN1668964A CNA02829579XA CN02829579A CN1668964A CN 1668964 A CN1668964 A CN 1668964A CN A02829579X A CNA02829579X A CN A02829579XA CN 02829579 A CN02829579 A CN 02829579A CN 1668964 A CN1668964 A CN 1668964A
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申暻周
金兑奂
金相日
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Abstract

根据本发明的LCD包括彼此相对的下板和上板以及设置在所述两板之间的液晶层。该上板包括：形成在一绝缘基底上的黑矩阵，其具有多个对应于像素区域的开口，并且防止像素区域之间的光泄漏；在像素区域中顺序布置的多个红、绿和蓝滤色器；形成在红、绿和蓝滤色器上的平板层；以及，形成在该平板层上的公共电极，该公共电极由例如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)的透明导电材料制成，并且被施加预定电压，从而与像素电极一起驱动液晶分子。此外，在之间黑矩阵和红、绿和蓝滤色器之间形成具有狭槽布图或衍射格栅微结构的光衍射层。该光衍射层由例如ITO或IZO的透明导电材料或者例如氮化硅或氧化硅的透明绝缘材料制成。光衍射层的狭槽之间的间隙或宽度优选地等于或小于7微米，并且，在等于或小于7微米的范围内，可以具有两种或多种不同的宽度或间隙。

Description

板和包括该板的液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种板和包括该板的液晶显示器，更具体地，涉及一种包括光衍射层的板和一种包括该板的液晶显示器。
背景技术
液晶显示器(LCD)包括：设置有薄膜晶体管等(TFT)的下板；设置有滤色器和黑矩阵等的上板；以及设置在所述上下板之间的液晶层。在相应板或单个板上形成多个像素电极，并对这些像素电极供电。该LCD改变施加到单个板和公共电极上的电压，从而改变液晶分子的取向。通过这种方式，LCD可以调整光透射并显示图像。
LCD的液晶材料具有双折射性，即沿着分子长轴和分子短轴方向的反射系数彼此不同。由于这种双折射，光线经历的折射系数取决于LCD的观看方向，因此，在光穿过液晶之后，导致入射光的偏振与线性偏振不同。所以，倾斜方向上的光的色性和光量与正前方的光的色性和光量不同。尤其是，扭曲向列(TN)LCD会出现严重的问题，例如，由于光延滞的改变而出现的有赖于视角的对比度、色移、灰度反转(gray inversion)等。
已经研发出用于解决上述问题的技术，其通过使用相差补偿膜补偿某一个具体方向上的相差。通过使用补偿膜以相反的方式补偿液晶生成的光的相位偏差，这种技术用于解决视角问题。因此，通过使用相差补偿膜可以确保扭曲向列LCD的视角，但是下视角的灰度反转等问题依然存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使灰度反转最小化的LCD。
根据上述目的，根据本发明的LCD中所用的板上形成有具有狭槽布图或衍射格栅(diffraction lattice)的光衍射层。
其中，该板可以包括具有位于像素区域上的开口的黑矩阵和形成在像素区域上并且按序列布置的红、绿和蓝滤色器；并且优选地将所述光衍射层设置在黑矩阵和红、绿和蓝滤色器之间。
此外，优选地，狭槽布图的宽度和间隔等于或小于7微米；该狭槽布图的宽度和间隔可以在每个像素区域中均匀分布，或者可以在每个像素区域中具有至少两种不同的宽度和间隔值。优选地，该光衍射层由透明导电材料或者透明绝缘材料制成。
根据本发明的LCD包括上述板、对着该板的附加板和设置在所述两个板之间的液晶层。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的LCD的布局图；
图2是图1中沿着线II-II’截取的LCD的剖视图；
图3是图表，其将用于多个灰度的亮度作为不带光衍射层的LCD的下垂直方向视角的函数示出；
图4A和4B是图表，其将用于多个灰度的亮度作为包括带有狭槽布图A的光衍射层的LCD的下垂直方向的视角的函数示出；
图5A和5B是图表，其将用于多个灰度的亮度作为包括带有狭槽布图B的光衍射层的LCD的下垂直方向的视角的函数示出；
图6A和6B是图表，其将用于多个灰度的亮度作为包括带有狭槽布图C的光衍射层的LCD的下垂直方向的视角的函数示出；
图7A和7B是图表，其将用于多个灰度的亮度作为包括带有狭槽布图D的光衍射层的LCD的下垂直方向的视角的函数示出；
图8A和8B是图表，其将测出的对比度作为包括带有狭槽布图A的光衍射层的LCD的垂直方向的视角的函数示出；
图9A和9B是图表，其将测出的对比度作为包括带有狭槽布图B的光衍射层的LCD的垂直方向的视角的函数示出；
图10A和10B是图表，其将测出的对比度作为包括带有狭槽布图C的光衍射层的LCD的垂直方向的视角的函数示出；以及
图11A和11B是图表，其将测出的对比度作为包括带有狭槽布图D的光衍射层的LCD的垂直方向的视角的函数示出。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的，本发明的优选实施方式在附图中示出。当时本发明可以体现为许多不同的形式，并且不限于说明书中提出的结构。
附图中，清楚起见，层和区域的厚度都被夸大。类似附图标记通篇指代类似的元件。应该理解，当例如层、薄膜、区域、基底或板等的元件被称作位于另一个元件之上时，其可以直接位于后者之上，或者在两者之间有插入元件。相比之下，当一个元件被称为直接位于另一个元件上时，两者之间不具有插入层。还参照附图详细描述根据本发明实施方式的滤色板、透射-反射式液晶显示器及其制造方法。
现在参照附图详细描述根据本发明实施例的薄膜晶体阵列板和包括该板的LCD。
图1是根据本发明一个实施例的LCD的布局图，图2是沿着线II-II’截取的图1所示LCD的剖视图。
如图1所示，根据本发明实施例的LCD包括相向的下板100和上板200以及设置于两板之间的液晶层300。液晶层300的介电各向异性系数Δε大于0。液晶层300中的液晶分子具有扭矩向列结构，即液晶分子的长轴平行于板100和200的表面并且在没有电场的条件下从一个板向另一个板螺旋状扭曲，在对液晶层300施加足够强度电场的条件下，液晶分子的取向改变，即液晶分子的长轴垂直于板100和200的表面，并且平行于电场。
下板100包括多个以矩阵形式形成在像素区域上的执行显示操作用的像素电极、多个彼此交叉以限定出像素区域并且传递扫描信号和图像信号的栅极线和数据线、多个与栅极线和数据线电连接并且响应于来自栅极线的扫描信号控制来自数据线的图像信号的TFT，等。下板100被称为TFT阵列板。
上板200包括：形成在绝缘基底210的内表面上的黑矩阵220，其具有对应于像素区域的开口，并且防止像素区域之间的光泄漏；多个红、绿和蓝滤色器230，其顺序地布置在像素区域中；形成在红、绿和蓝滤色器230上的平板层250；以及，形成在平板层250上的公共电极270，其由例如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)的透明导电材料制成，并且被供应预定电压，从而与像素电极一起驱动液晶分子。此外，具有狭槽布图或衍射格栅的微结构的光衍射层260形成在黑矩阵220和红、绿和蓝滤色器230之间。该光衍射层260由例如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)的透明导电材料或者例如氮化硅或氧化硅的透明绝缘材料制成。光衍射层260的狭槽之间的间隙或者狭槽宽度等于或小于7微米，并且可能在小于或等于7微米的范围内具有两个或多个不同宽度。而且，尽管光衍射层260的狭槽在水平方向上延伸，但是该狭槽可以在相对根据视角需要将灰度反转最小化的方向的垂直方向或斜交方向上延伸。包括在水平方向上延伸的狭槽的该光衍射层260具有通过在垂直方向上衍射穿过液晶层300而均化光的功能，从而改进下方向上的灰度反转。将参照实验示例和附图加以详细描述。
光衍射层260可以由参杂有聚合体的液晶层或具有浮雕表面的有机层形成。或者，其可以包括用于衍射光的微小颗粒。
其中，尽管红、绿和蓝滤色器230在黑矩阵上分离，但是两个或多个滤色器230可以彼此重叠。偏振片可以附装到两个板100和200的外表面上，其能够偏振穿过液晶单元100、200和300的光，附装到两个板100和200的外表面上的偏振片的透射轴彼此平行或者垂直。
其中，液晶层300是VA(垂直排列)模式的，并且具有负介电各向异性。一旦施加电压，基本垂直于板100和200排列的液晶分子变成基本平行于两个板100和200的中间平面排列。具有作为畴分割元件的切口(cutout)的PVA(布图垂直排列)模式LCD为像素电极和/或公共电极提供多个切口，像素电极的切口和公共电极的切口可以将像素区域分成左右和上下畴。
而且，液晶层300可以具有HAN(混合排列向列)模式或OCB(广补偿弯曲)模式的排列结构。OCB模式的LCD包括用于沿着基本一个方向将液晶分子基本平行于板100和200的表面排列的排列层。该液晶分子相对于两个板之间的中间平面对称排列，并且将其取向从板表面的水平排列改变为两板的中间平面上的垂直排列。
接下来，参照附图详细描述上述实验。
实验
实验采用扭矩向列模式的液晶单元。在滤色器和黑矩阵之间形成厚度大约为1200埃的ITO光衍射层260或者厚度大约为3000埃的氮化硅光衍射层260，然后将用于若干灰度的亮度作为下垂直方向上的视角和垂直方向上的视角的函数加以测量。其中，包括A的附图示出的是光衍射层260由ITO制成的情况，包括B的附图示出的是光衍射层260由氮化硅制成的情况。狭槽布图A指代狭槽的宽度和间隙分别是6.5微米和4.5微米的情况，狭槽布图B指代狭槽的宽度和间隙分别是5.0微米和3.25微米的情况，狭槽布图C指代的是像素区域被分成三份且每一份内狭槽的宽度和间隙分别是5.0微米和3.0微米、6.0微米和430微米以及7.0微米和5.0微米的情况，狭槽布图D指代像素区域被分成两份且每一份内狭槽的宽度和间隙分别是5.0微米和3.0微米以及7.0微米和5.0微米。
图3是图表，其将用于多个灰度的亮度作为不带光衍射层的LCD的下垂直方向视角的函数示出；图4A和4B是图表，其将用于多个灰度的亮度作为包括带有狭槽布图A的光衍射层的LCD的下垂直方向的视角的函数示出；图5A和5B是图表，其将用于多个灰度的亮度作为包括带有狭槽布图B的光衍射层的LCD的下垂直方向的视角的函数示出；图6A和6B是图表，其将用于多个灰度的亮度作为包括带有狭槽布图C的光衍射层的LCD的下垂直方向的视角的函数示出；图7A和7B是图表，其将用于多个灰度的亮度作为包括带有狭槽布图D的光衍射层的LCD的下垂直方向的视角的函数示出。附图中，“1灰度”、“10灰度”、“19灰度”、“28灰度”、“37灰度”、“46灰度”、“55灰度”和“64灰度”表示灰度，-10、-20、-30、-40、-50、-60、-70和-80表示在下方向上的视角。低灰度的亮度高于高灰度的亮度的灰度反转用斜线区域表示。
如图3所示，如果没有光衍射层，在40度到70度的下视角范围内示出灰度反转。如果应用狭槽布图A-D，尽管在与图3所示的相同视角范围内出现灰度反转，但是灰度反转如图4A至7A所示地显著减小。
接下来，描述在相同条件下测量视角。
图8A和8B是图表，其将测出的对比度作为包括带有狭槽布图A的光衍射层的LCD的垂直方向的视角的函数示出；图9A和9B是图表，其将测出的对比度作为包括带有狭槽布图B的光衍射层的LCD的垂直方向的视角的函数示出；图10A和10B是图表，其将测出的对比度作为包括带有狭槽布图C的光衍射层的LCD的垂直方向的视角的函数示出；以及图11A和11B是图表，其将测出的对比度作为包括带有狭槽布图D的光衍射层的LCD的垂直方向的视角的函数示出。
当没有应用光衍射层时，在对比度等于10的给定条件下所测得的上视角和下视角分别等于55度和58度，相比之下，当应用具有如图8A到11B所示的具有狭槽布图A-D的光衍射层时，所测得的相应视角分别是60和62度。所以，可以看出，如果应用具有狭槽布图的光衍射层，也可以增加视角。
所以，根据本发明的LCD，可通过应用具有狭槽布图或衍射格栅的光衍射层使灰度反转最小化，从而改进显示设备的性能。

Claims (8)

1、一种用于液晶显示器的第一板，包括：
绝缘基底；以及
光衍射层，其形成在所述基底的内表面或外表面上，具有用于衍射穿过液晶层的光的狭槽布图或衍射格栅。
2、如权利要求1所述的板，还包括黑矩阵，其具有位于像素区域上的开口和形成在像素区域上并且顺序布置的红、绿和蓝滤色器。
3、如权利要求2所述的板，其中，所述光衍射层设置在所述黑矩阵和所述红、绿和蓝滤色器之间。
4、如权利要求1所述的板，其中，所述光衍射层的所述狭槽布图的宽度和间隙在每个像素区域中均等。
5、如权利要求1所述的板，其中，所述光衍射层的所述狭槽布图的宽度和间隙在每个像素区域中具有至少两个不同的值。
6、如权利要求1所述的板，其中，所述光衍射层包括透明导电材料或透明绝缘材料。
7、如权利要求1所述的板，其中，所述光衍射层的狭槽布图的宽度和间隙等于或小于7微米。
8、一种液晶显示器，包括：
如权利要求1-7中任一项所述的第一板；
与所述第一板相对的第二板；以及
设置在所述第一板和所述第二板之间的液晶层。
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