CN100362405C

CN100362405C - 液晶显示器

Info

Publication number: CN100362405C
Application number: CNB021431086A
Authority: CN
Inventors: 简锦诚; 李汪洋
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: CN1482499A

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器，其主要包含经垂直配向处理的第一基板及第二基板；一具负介电常数异向性的液晶，其夹设于该第一及第二基板之间；以及多个阵列排列的第一突起、第二突起以及第三突起用以将像素内液晶分子的方位设定为多个互相不同的方向，该第一突起设于该第二基板的像素电极上使得每两个第一突起大致排列成“V”字形，该第一突起与第二突起彼此交错排列且彼此平行，根据本发明的液晶显示器设有呈“K”字形的第一电容电极，以及呈“V”字形的第二电容电极，并且该第一电容电极、第二电容电极大致与第一突起彼此重叠。

Description

液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器，特别是一种垂直配向型液晶显示器，其像素内液晶分子的方位被设定为多个互相不同的方向。

背景技术

液晶显示器主要包含一液晶显示器单元具有两玻璃基板彼此对置而将一液晶层夹设于其间。垂直配向(VA)型液晶显示器是一种使用负液晶材料以及垂直配向薄膜的类型(mode)。当无电压供应时，液晶分子排列在一垂直方向而出现黑屏幕显示(black display)。当供给一预先设定的电压时，液晶分子排列在一水平方向而出现白屏幕显示(white display)。相较于扭曲向列型液晶显示器，该垂直配向型液晶显示器提供较高的对比、较快的反应速度并且对黑白显示提供极佳的视野角度特性。

然而，当观看角度并非垂直于屏幕平面时，该垂直配向型液晶显示器会有对比下降或对比反转(contrast reversal)的问题。这是光与液晶显示器单元内液晶分子交互作用的结果。当光以非垂直的入射角通过液晶显示器单元时，其与液晶分子交互作用的方式不同于当光以垂直的入射角通过液晶显示器单元。因此，在光穿透状态(白)以及非穿透状态(黑)之间的对比在非垂直角度时明显下降，因而使该等显示器在许多应用中(例如平面电视屏幕以及大型电脑屏幕)皆无法令人满意。

本发明因而寻求提供一种垂直配向型液晶显示器，其可克服或至少改善前述先前技术的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种广视角且高对比的垂直配向型液晶显示器。

为达上述目的，本发明提供一种液晶显示器，其包含：经垂直配向处理的第一基板及第二基板；一具负介电常数异向性的液晶，其夹设于该第一及第二基板之间；多条门线路设于该第二基板上；多条彼此平行且与门线路垂直的数据线路，该多条门线路与数据线路形成多个矩阵排列的像素区域，该每一个像素区域为两相邻门线路以及两相邻数据线路所界定；一像素电极设于每一个像素区域，该像素电极具有平行于门线路的第一边以及平行于数据线路的第二边；多个阵列排列的第一突起设于该第二基板的像素电极上，其中每两个第一突起大致排列成“V”字形；多个阵列排列的第二突起以及第三突起设于该第一基板上，每个第二突起呈“V”字形，每个第二突起以及第三突起具有多个分岔部形成在正对像素电极第二边的位置使得分岔部与第一突起的夹角不大于45度；以及多个第一电容电极以及多个第二电容电极，每个第一电容电极与一个对应的第二电容电极在该像素区域内形成一个电容，其中该第二电容电极与第一突起彼此重叠，其中该第一突起与第二突起彼此交错排列并且彼此平行，并且每个第三突起由该第一突起所排列成“V”字形弯折部朝向像素电极第二边延伸。

根据本发明通用态样的液晶显示器，其主要包含经垂直配向处理的第一基板及第二基板；一具负介电常数异向性的液晶，其夹设于该第一及第二基板之间；以及多个阵列排列的第一突起、第二突起以及第三突起用以将像素内液晶分子的方位设定为多个互相不同的方向，由此改善液晶显示器的视野角度表现。

该第一突起设于该第二基板的像素电极上使得每两个第一突起大致排列成“V”字形。该第二突起以及第三突起设于该第一基板上，其中每个第二突起呈“V”字形。该第二基板设有多条彼此平行的门线路；多条彼此平行的数据线路，其垂直于该门线路；及多个像素电极成矩阵式排列于该门线路与数据线路的交叉部分。该像素电极具有平行于门线路的第一边缘以及平行于数据线路的第二边缘。该第一突起与第二突起彼此交错排列并且彼此平行，并且每个第三突起由该第一突起所排列成“V”字形弯折部朝向像素电极第二边延伸。

根据本发明的液晶显示器，其特征在于储存电容(storage capacitor，Cs)的电极大致与第一突起彼此重叠，所以开口率(aperture ratio)(亦即可透光区域的比例)大致仅被降低至与只有设置电容电极时相当，由此获得较佳的显示亮度而同时又节省能源消耗。

根据本发明一较佳实施例，每个第二突起以及第三突起具有多个分岔部形成在正对像素电极第二边的位置，使得分岔部与第一突起的夹角不大于45度，由此使得在分岔部与第一突起交界附近的液晶分子的取向(亦即“该液晶分子长轴的平均方向”)差异大幅降低至最多45度。这将有效抑制向错(disclination)发生在第一突起与第二像素电极边缘交界的邻近区域，由此避免向错所导致的显示缺陷。

根据本发明的液晶显示器较佳具有多个第四突起设于该第二基板上正对数据线路的位置，由此有效抑制向错发生在数据线路的邻近区域。此外，每个第四突起可被分隔成多个部分突起，由此加速稳定数据线路附近液晶分子的方位(orientation)而提高反应速率。

根据本发明另一较佳实施例，该第一突起与第二突起的间距(pitch)被加大以增长其分岔部，使得像素电极边缘未被分岔部遮蔽的长度相对下降，由此加速稳定数据线路附近液晶分子的方位(orientation)而提高反应速率。

根据本发明再一较佳实施例，该第二突起以及第三突起可以利用第五突起连接。值得注意的是，该第五突起延伸跨越该数据线路，用以将数据线路附近液晶分子区隔成数群，由此加速稳定数据线路附近液晶分子的方位(orientation)而提高反应速率。

附图说明

图1为根据本发明第一较佳实施例的垂直配向型液晶显示器像素部分的平面图，其揭示特别的突起图案；

图2为根据本发明第一较佳实施例的垂直配向型液晶显示器单一像素部分的平面图；

图3为根据本发明较佳实施例的垂直配向型液晶显示器像素部分的平面图，其用以说明设于液晶显示器内的储存电容(storage capacitor，Cs)；

图4为根据本发明第二较佳实施例的垂直配向型液晶显示器单一像素部分的平面图；

图5为根据本发明第三较佳实施例的垂直配向型液晶显示器单一像素部分的平面图；

图6为根据本发明第四较佳实施例的垂直配向型液晶显示器单一像素部分的平面图；

图7为根据本发明第五较佳实施例的垂直配向型液晶显示器单一像素部分的平面图；

图8为根据本发明一较佳实施例的垂直配向型液晶显示器的部分剖示图。

图中符号说明

102 基板 102a 彩色滤光片

102b 共同电极 104 基板

106 门线路 108 数据线路

120 像素电极 120a 边缘

120b 边缘 130 第一突起

140 第二突起 142 分岔部

150 第三突起 152 分岔部

162 第一电容电极 162a 第一部分

162b 第二部分

164 第二电容电极 165 像素区域

170 第四突起 170a 部分突起

180 第五突起

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。

图1及图2所示为根据本发明第一较佳实施例垂直配向型液晶显示器的像素部分，其揭示特别的突起图案用以调整液晶的方位，当施以一电压时该液晶中的液晶分子呈倾斜状排列而使得每一个像素内液晶的方位包含多个方向，由此改善显示器的视野角度表现。

根据本发明的液晶显示器主要包含一第一基板及一第二基板。该些基板的表面被垂直配向处理。一具有负介电常数异向性(dielectricconstant anisotropy)的液晶密封于该两基板之间。本发明的垂直配向型液晶显示器较佳是一种薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)。如图8所示，该第一基板102设有一光遮蔽阵列例如遮光层(BM)(未示于图8中)；多个彩色滤光片102a以及一共同电极102b。如图1所示，该第二基板104设有多条彼此平行的门线路(gate line)106；多条彼此平行的数据线路108，其垂直于该门线路；及多个薄膜晶体管与像素电极120，该薄膜晶体管及像素电极成矩阵式排列于该门线路与数据线路的交叉部分。一般而言，该第一基板102称为彩色滤光基板因为其设有彩色滤光片，而该第二基板104称为薄膜晶体管基板。该基板间一般设有间隔件(spacer)(未示于图中)用以界定该基板之间的间隔(gap)。

参见图1及图2，像素电极120设于由两相邻门线路106以及两相邻数据线路108所界定的像素区域内。该像素电极120具有平行于门线路的第一边缘120a以及平行于数据线路的第二边缘120b。根据本发明的液晶显示器，其具有多个阵列排列的第一突起130、第二突起140以及第三突起150用以将像素内液晶分子的方位设定为多个互相不同的方向。该多个第一突起130设于像素电极120上，其中每两个第一突起130大致排列成“V”字形。此外，每两个第一突起130亦可彼此连接在一起而排列成“V”字形。值得注意的是，每个第一突起130有部分延伸至该数据线路108，用以将数据线路108附近液晶分子区隔成数群，由此加速稳定数据线路108附近液晶分子的方位(orientation)而提高反应速率。该多个第二突起140以及第三突起150设于该第一基板102上。如图1所示，每个第二突起140呈“V”字形，并且该第一突起1 30与第二突起140彼此交错排列并且彼此平行。每个第三突起150由该第一突起所排列成“V”字形弯折部朝向像素电极第二边120b延伸。

在根据本发明的液晶显示器中，储存电容(storage capacitor，Cs)设在像素区域内。由于可存取储存电容Cs的薄膜晶体管TFT与Cs一同形成，因此门金属层用以形成第一电容电极162以及用于TFT的门电极，并且数据金属层(在图3中，其以阴影表示以帮助了解)用以形成第二电容电极164、数据线路108以及用于TFT的源极/汲极。每个第一电容电极162具有第一部分162a设于一像素区域内以及呈“V”字形的第二部分162b设于相邻的另一像素区域内。一连接部设于每一像素区域内，其用以电性连接该第二电容电极164与像素电极120使得该第二电容电极164与像素电极120一起作为该第一电容电极162的相反电极(counterelectrode)。该连接部可包含一通孔，该通孔的连接可利用形成像素电极120的金属层(例如铟锡氧化物(ITO))。可以理解的是，由于每个第一电容电极162跨设于两相邻像素区域，因此每个第一电容电极162的第一部分162a以及第二部分162b分别与不同像素区域内的相反电极形成储存电容单元。例如，在像素区域165之内，左边的第一电容电极162的第二部分162b与该第二电容电极164与像素电极120形成一个储存电容单元，而右边的第一电容电极162的第一部分162a与像素电极120形成另一个储存电容单元。该储存电容单元的目的在于，在TFT关闭之后一预先设定时间内，将像素电极的电压维持在特定范围内。一般而言，门金属层以及数据金属层由不透明金属(opaque metal)形成，因此电容电极162、164亦不透明。如上所述，该电容电极形成在像素区域内，因此电容电极将有部分不能作为显示像素，因而降低开口率(aperture ratio)(亦即可透光区域的比例)。由于液晶显示器需要有较佳的显示亮度而同时又要节省能源消耗，因此开口率越高越好。因此，在根据本发明较佳实施例的液晶显示器中，该第一电容电极162设计成“K”字形，该第二电容电极164设计成“V”字形，并且每个第二电容电极164设于该第一突起130之下并且与其对齐。由于第二电容电极164以及第一突起130彼此重叠，所以开口率大致仅被降低至与只有设置电容电极时相当。因而，开口率并未因第一突起130的设置而降低。

参见图1以及图2，由于液晶分子被像素电极边缘120b附近的倾斜电场所倾斜的方向相当不同于该第一突起130所导致的倾斜方向。这将导致在该像素电极边缘120b所形成的区域(domain)以及第一突起130所形成的区域之间的边界上产生向错(disclination)。因此，一变暗区域出现在第一突起130与像素电极边缘120b交界的邻近区域。因此，在根据本发明较佳实施例的液晶显示器中，每个第二突起140以及第三突起150具有多个分岔部142、分岔部152形成在正对像素电极第二边120b的位置。值得注意的是，该分岔部142、分岔部152与第一突起130的夹角保持在小于或等于45度，由此使得在分岔部142、分岔部152与第一突起130交界附近的液晶分子的取向(亦即“该液晶分子长轴的平均方向”)差异大幅降低至最多45度。这有效抑制向错发生在第一突起130与像素电极边缘120b交界的邻近区域。然而，在图1及图2所示的实施例中，发明人观察到像素区域内数据线路108的附近的显示品质较差。这是由于液晶分子被像素电极边缘120b附近的倾斜电场所倾斜的方向相当不同于数据线路108所导致的倾斜方向。这将使数据线路108附近液晶分子的方位(orientation)紊乱并且使反应速率下降。

根据本发明第二较佳实施例的液晶显示器另设置多个第四突起170用以解决上述的问题。如图4所示，该多个第四突起170设于该第二基板上正对数据线路108的位置。由于液晶分子被第四突起170所倾斜的方向与该像素电极边缘120b所导致的倾斜方向一致，由此有效抑制向错发生在数据线路108的邻近区域。

图5所示为根据本发明第三较佳实施例垂直配向型液晶显示器的像素部分。该液晶显示器的特征在于每个第四突起被分隔成多个部分突起170a，由此加速稳定数据线路108附近液晶分子的方位(orientation)而提高反应速率。

图6所示为根据本发明第四较佳实施例垂直配向型液晶显示器的像素部分。相较于图1所示的液晶显示器，本实施例的特征在于加大第一突起130与第二突起140的间距(pitch)，并且增加分岔部142的长度，使得像素电极边缘120b未被分岔部142遮蔽的长度相对下降，由此加速稳定数据线路108附近液晶分子的方位(orientation)而提高反应速率。

图7所示为根据本发明第五较佳实施例垂直配向型液晶显示器的像素部分。相较于图1所示的液晶显示器，本实施例的特征在于具有多个第五突起180连接该第二突起140以及第三突起150的分岔部152。值得注意的是，由于该第五突起180延伸跨越该数据线路108，所以数据线路108附近液晶分子被区隔成数群，由此加速稳定数据线路108附近液晶分子的方位(orientation)而提高反应速率。

接着，用以形成该突起的制程叙述如下。例如，当要将第二突起140、第三突起150形成在彩色滤光基板时，先将一光阻涂布于彩色滤光基板表面，转移一预先设定图案(参照图1所示的第二突起140、第三突起150的图案)，然后显影而形成该第二突起140、第三突起150。该制程可由现有技术而轻易实施。即使当突起要形成如图1中设于像素电极120上突起130的图案，其亦可采用与前述几乎相同的制程。

虽然本发明已以前述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视权利要求书的范围所界定者为准。

Claims

1.一种液晶显示器，其特征在于，其包含：

经垂直配向处理的第一基板及第二基板；

一具负介电常数异向性的液晶，其夹设于该第一及第二基板之间；

多条门线路设于该第二基板上；

多条彼此平行且与门线路垂直的数据线路，该多条门线路与数据线路形成多个矩阵排列的像素区域，该每一个像素区域为两相邻门线路以及两相邻数据线路所界定；

一像素电极设于每一个像素区域，该像素电极具有平行于门线路的第一边以及平行于数据线路的第二边；

多个阵列排列的第一突起设于该第二基板的像素电极上，其中每两个第一突起大致排列成“V”字形；

多个阵列排列的第二突起以及第三突起设于该第一基板上，每个第二突起呈“V”字形，每个第二突起以及第三突起具有多个分岔部形成在正对像素电极第二边的位置使得分岔部与第一突起的夹角不大于45度；以及

多个第一电容电极以及多个第二电容电极，每个第一电容电极与一个对应的第二电容电极在该像素区域内形成一个电容，其中该第二电容电极与第一突起彼此重叠，

其中该第一突起与第二突起彼此交错排列并且彼此平行，并且每个第三突起由该第一突起所排列成“V”字形弯折部朝向像素电极第二边延伸。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，另包含：

一连接部设于每一像素区域内，其用以电性连接该第二电容电极与像素电极使得该第二电容电极与像素电极一起作为该第一电容电极的相反电极。

3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，另包含多个第四突起设于该第二基板上正对数据线路的位置。

4.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，该第一电容电极呈“K”字形并跨越两相邻像素区域，该第二电容电极则呈“V”字形。

5.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，另包含多个第五突起连接该第二突起以及第三突起的分岔部，其中该第五突起延伸跨越该数据线路。

6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，每两个第一突起彼此连接在一起而排列成“V”字形。

7.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，该第一突起有部分延伸至该数据线路。