CN101135785A

CN101135785A - 多域液晶显示器

Info

Publication number: CN101135785A
Application number: CNA2006101219740A
Authority: CN
Inventors: 蔡易宬; 詹建廷; 韩西容; 王文俊
Original assignee: Wintek Corp
Current assignee: salary Optronics Co., Ltd.; Wintek Corp
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: CN100510864C

Abstract

一种多域液晶显示器，包含多个第一及第二图像元素，该第一及第二图像元素在一反转驱动时序控制的同一画面下具有彼此相反的极性。各个第一及第二图像元素具有一第一及一第二延伸部，第一延伸部邻近第二图像元素的至少一侧边且第二延伸部邻近第一图像元素的至少一侧边，藉以产生边缘电场。通过本发明的设计，可在获得多域配向效果同时具有一极佳的像素结构开口率。

Description

多域液晶显示器

技术领域

本发明是关于一种具有高开口率的多域配向液晶显示器。

背景技术

已知利用介电异向性(dielectric anisotropy)为负的负型液晶材料，构成垂直配向(vertical alignment)或同向式配向(homeotropic alignment)的液晶配向方式，因未施加电压时，液晶分子即以垂直基板方式排列，故可提供良好的对比(contrast)表现。然而，通常垂直配向式液晶显示器(verticallyaligned LCD)为形成多域分割效果，其所匹配的结构会有些许漏光或是多域分割配置能力不足的情形。

图1A为剖面示意图，显示一已知多域垂直配向液晶显示器(multi-domain vertically aligned LCD；MVA LCD)的设计。如图1A所示，其是在上、下基板102、104上分别形成凸起(bump)106，其上再形成覆盖凸起(bump)106的垂直配向膜108，使垂直配向的液晶分子112在未施加电压时即具有朝不同方向倾斜的预倾角(pre-tilt angle)，藉以控制施加电压后的液晶分子112倾斜方向。当施加电压后，液晶层即可分割为多个分别具不同倾斜方向的液晶微域，以有效改善不同观察角度的灰阶显示状态下的视角特性。再者，作为提供预倾角的域边界规制结构(regulation structure)并不限定为凸起106，也可如图1B所示，在基板114上形成凹面结构116也可。

如图1A及图1B所示，形成凸起106或凹面结构116的方式虽可达到制造多个液晶微域的效果，然而，在未施加电压(Voff)的状态下，比较穿透光I₁及I₂的光路可知，因该域边界规制结构会导致液晶配向并非完全垂直，故行经倾斜液晶分子的穿透光I₂光路会具有多余的光程差值(Δnd≠0)而造成漏光。因此，另需通过外贴补偿膜方式将漏光消除以提高对比。

图2为一剖面示意图，显示另一多域垂直配向液晶显示器的设计。如图2所示，利用在基板202的透明电极204上所形成的狭缝(slit)206，可控制液晶分子208在施加电压后的倾倒方向。然而，在电极204处形成狭缝206的方式，须仔细考虑狭缝206本身宽度以及两狭缝206之间的距离等等，否则由狭缝206产生使液晶分子208倾倒的力量容易不足。再者，该形成狭缝206的设计，造成液晶分子208往左右任一方向转动的能量相等，而使液晶分子208在空间中的配向分布产生不连续的错向缺陷(disclination)。该错向缺陷区域210在狭缝206上方及两狭缝206间都容易形成，而降低整体光穿透率。

再者，上述在像素结构中形成凸起106、凹面结构116或电极狭缝206的方式，虽可达到制造多个液晶微域的效果，但分布这些结构会导致有效显示区域(active areas)减少，也即产生像素结构开口率下降的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种液晶显示器，其能避免上述已知多域配向设计的种种问题且具有良好的开口率。

依本发明的设计，一种液晶显示器包含多个第一及第二图像元素，该第一及第二图像元素在一反转驱动时序控制的同一画面下具有彼此相反的极性。各个第一及第二图像元素具有一第一及一第二延伸部，第一延伸部邻近第二图像元素的至少一侧边且第二延伸部邻近第一图像元素的至少一侧边，藉以产生边缘电场。另外，一图像元素的像素电极延伸部可叠合另一图像元素的共用配线以形成像素所需的储存电容，且像素电极延伸部及共用配线可与扫描线或数据线形成位置叠合。

依本发明的设计，一种多域液晶显示器，包含彼此相向的一第一及一第二透明基板；一液晶层，介设于该第一及该第二透明基板间；一共享电极，设置于该第一透明基板上；一第一金属层，形成于该第二透明基板上；一第一介电层，形成于该第二透明基板上并覆盖该第一金属层；一第二金属层，形成于该第一介电层上；一第二介电层，形成于该第一介电层上并覆盖该第二金属层；多条共用配线，形成于该第二介电层上；一第三介电层，形成于该第二介电层上并覆盖这些共用配线；及多个第一及第二像素电极，交替分布于该第三介电层上，这些第一及第二像素电极在一反转驱动时序控制的同一画面下具有彼此相反的极性。

其中各该第一及第二像素电极分别具有一第一及一第二延伸部，各该第一延伸部邻近各该第二像素电极的至少一侧边，且各该第二延伸部邻近各该第一像素电极的至少一侧边。

通过本发明搭配反转时序控制模式形成像素电极延伸部的设计，在设计像素结构方面形成一分布方式预先设计的像素电极延伸部，即可利用一像素电极延伸部与其至少部分围绕的相邻像素电极间的相反极性，获得多域配向效果。和已知利用凸起(bump)或凹面结构的设计相比较，本发明在未施加电压(Voff)的状态下各个液晶分子均呈垂直配向，故不会产生多余的光程差值(Δnd＝0)而可避免漏光现象产生。另一方面，和已知仅在电极处形成狭缝的方式相比较，本发明由两极性相反的相邻电极间所产生的边缘电场，可提供较强的液晶分子倾倒力量，以增加显示区域有效面积且有效提升整体光穿透率。再者，因一像素电极的延伸部延伸进入另一相邻像素电极的侧边、且位于与数据线(或扫描线)形成位置叠合处，故当共用配线也形成于像素电极延伸部下方同样与数据线(或扫描线)形成位置叠合处时，即可将一像素结构的储存电容移至边缘的不透光区上形成(该处原先即已形成如数据线或扫描线的金属信号线)。因此，通过本发明的设计，可在获得多域配向效果同时具有一极佳的像素结构开口率。

附图说明

图1A为剖面示意图，显示一已知多域垂直配向液晶显示器的设计。

图1B为剖面示意图，显示另一已知多域垂直配向液晶显示器的设计。

图2为一剖面示意图，显示另一多域垂直配向液晶显示器的设计。

图3显示一液晶显示装置的驱动模块示意图。

图4A及图4B为示意图，显示反转极性控制的切换画面。

图5A及图5B为依本发明的一实施例，显示一多域液晶显示器的示意图，其中图5A为自多域液晶显示器阵列基板法线方向观察的俯视简图，图5B为沿图5A的A-A’线横切而得的剖面图。

图6为显示本发明另一实施例的示意图。

图7为显示本发明另一实施例的示意图。

图8为显示本发明另一实施例的示意图。

图9为显示本发明另一实施例的示意图。

具体实施方式

如下以不同实施例伴随图标说明本发明搭配极性反转时序控制的多域液晶显示器设计，其中在各个实施例及图标中出现的相同组件是以同一标号表示。

首先，图3显示一液晶显示装置的驱动模块50示意图。如图3所示，显示控制电路52依据接收的图像及控制数据，产生显示用的时钟信号CK、水平同步信号HSY、垂直同步信号VSY及数字图像信号Da等，并馈入数据线驱动电路54与栅极线驱动电路56中。显示控制电路52中的极性切换电路52a根据水平同步信号HSY及垂直同步信号VSY产生交流驱动液晶面板60的极性切换控制信号Φ，该极性切换控制信号Φ用以决定液晶面板60极性反转的时序。共用电极驱动电路58产生供应液晶面板60的共用电极的共用电压Vcom。利用该驱动模块50可使液晶显示器在画面切换时，在同一画面下具有正负交替变化的像素表示信号写入极性，如图4A显示一行反转(column inversion)极性切换控制，图4B显示一列反转(row inversion)极性切换控制，其在同一画面下可交替出现正与负两种不同极性，故可利用这一反转时序控制特性进行多域配向设计。

图5A及图5B为依本发明的一实施例，显示一多域液晶显示器10的示意图，其中图5A为自多域液晶显示器10阵列基板法线方向观察的俯视简图，图5B为沿图5A的A-A’线横切而得的剖面图。

图5A的俯视简图显示构成多域液晶显示器10的多个图像元素(pictureelements)，且同时利用(+)、(-)符号标注出同一画面(frame)下图像元素的极性。在本说明书中，“图像元素”用语是指一液晶显示装置的显示区域中的最小寻址显示单元(addressable display unit)。举例而言，在一彩色液晶显示装置中，各个红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)子像素(sub-pixel)即为一图像元素。

如图5A所示，多个图像元素同时沿横向及纵向排列构成一图像元素阵列，在一阵列基板上形成有多道相互平行的扫描线(scan line)14及相互平行的数据线(data line)16，且两相邻的扫描线14正交于两相邻的数据线16而界定出一图像元素分布区域。各个图像元素均具有一延伸部以构成产生多域配向效果的辅助配向电极，

如下以图像元素12A、12B、12C、12D为例说明本发明的多域配向设计。图像元素12A、12B、12C、12D在两相邻的扫描线14与数据线16圈围出的区域分别分布有像素电极18A、18B、18C、18D，在列反转时序控制模式下，位于同一列的像素电极18A及18B具有正极性，而位于另一列的像素电极18C具有负极性。像素电极18A具有一延伸部181A延伸形成于像素电极18C的右侧，且像素电极18B具有一延伸部181B延伸形成于像素电极18C的左侧。因此，具有负极性的像素电极18C及周围具有正极性的像素电极延伸部181A、181B即因相反极性而产生边缘电场(fringe field)，使具有负介电异向性的液晶分子指向旋转为与倾斜电场方向垂直的方向，获得分割出具有不同倾斜方向的多个液晶微域的效果。再者，因像素电极18C(负极性)与其上方的像素电极18D(正极性)及下方的像素电极18B(正极性)间也因相反极性产生边缘电场，故本实施例的设计可获得分割出具有不同倾斜方向的四个液晶微域的效果。

图5B的剖面图清楚显示本发明多域液晶显示器的膜层堆栈结构。如图5B所示，多域液晶显示器10包含一阵列基板20、一滤光片基板30及夹设于阵列基板20与滤光片基板30间的液晶层40。液晶层40采用负介电异向性(negative dielectric anisotropy)液晶材料，使未施加电压时液晶分子呈垂直配向(vertically-aligned)。另外，液晶层40中可添加助旋掺杂剂(chiraldopant)，以加速液晶旋转并减小错向缺陷(disclination)。在滤光片基板30中，彩色滤光片33及一共享电极35形成于一透明基板31上。在阵列基板20中，一第一金属层(metal 1 layer)M1(图未示)形成于透明基板32上且界定出图5A所示的扫描线14。一具有介电效果的栅极绝缘层36覆盖透明基板32及该第一金属层M1。一第二金属层(metal 2 layer)M2形成于栅极绝缘层36上，且该第二金属层M2界定出数据线38。一保护层44及一平坦化层46依序形成于栅极绝缘层36上并覆盖第二金属层M2。一第三金属层(metal 3 layer)M3形成于平坦化层46上且界定出共用配线34，一介电层62覆盖共用配线34，且透明像素电极及其延伸部均形成于介电层62上。举例而言，由相邻像素电极18A、18B延伸而来的延伸部181A及181B(正极性)，分别位于被部分围绕的像素电极18C(负极性)左右两侧而产生边缘电场。

依本实施例的设计，共用配线34与各个像素电极延伸部(例如图标的181A、181B)间隔介电层62构成储存电容，且共用配线(common lines)34的形成位置与数据线38叠合而可提高开口率。

通过本发明搭配反转时序控制模式形成像素电极延伸部的设计，仅需搭配一般薄膜晶体管工艺，在设计像素结构方面形成一分布方式预先设计的像素电极延伸部181，即可利用一像素电极延伸部181与其至少部分围绕的相邻像素电极间的相反极性，获得多域配向效果。和已知利用凸起(bump)或凹面结构的设计相比较，本发明在未施加电压(Voff)的状态下各个液晶分子均呈垂直配向，故不会产生多余的光程差值(Δnd＝0)而可避免漏光现象产生。另一方面，和已知仅在电极处形成狭缝的方式相比较，本发明通过两极性相反的相邻电极间所产生的边缘电场，可提供较强的液晶分子倾倒力量，以增加显示区域有效面积且有效提升整体光穿透率。再者，因一像素电极的延伸部延伸进入另一相邻像素电极的侧边、且位于与数据线38(或扫描线)形成位置叠合处，故当共用配线34也形成于像素电极延伸部下方同样与数据线38(或扫描线)形成位置叠合处时，即可将一像素结构的储存电容移至边缘的不透光区上形成(该处原先即已形成如数据线或扫描线的金属信号线)。因此，通过本发明的设计，可在获得多域配向效果同时具有一极佳的像素结构开口率。

图6为一多域液晶显示器70的示意图，显示本发明搭配行反转时序控制的另一实施例。在行反转时序控制下，位于同一行的像素电极18A及像素电极18B具有正极性，而位于相邻另一行的像素电极18C具有负极性。如图6所示，像素电极18A具有一延伸部181A延伸形成于像素电极18C的上方，且像素电极18B具有一延伸部181B延伸形成于像素电极18C的下方。因此，具有负极性的像素电极18C及周围具有正极性的像素电极延伸部181A、181B即因为具有相反极性而产生边缘电场。另外，共用配线34同样与各个像素电极延伸部(例如图标的181A、181B)构成储存电容，且共用配线34的形成位置与扫描线14叠合以提高开口率。

图7为显示本发明另一实施例的示意图。在该多域液晶显示器80中，一图像元素可通过像素电极上形成的狭缝(slit)分割为多个子图像元素。举例而言，如图7所示，像素电极18上可形成狭缝64而将一图像元素12分割为两个子图像元素12a及12b，因电极狭缝64本身与相邻电极间可带来边缘电场效应，故各个子图像元素均可通过电极狭缝64及两侧的像素电极延伸部181，获得分割出具有不同倾斜方向的多个液晶微域的效果。

图8为显示本发明另一实施例的示意图。在该多域液晶显示器90中，像素电极的延伸部181可延伸形成于电极狭缝64上，藉以进一步提高倾倒液晶分子力量以加强配向性。换言之，一图像元素12可通过相邻图像元素的延伸部分割为多个子图像元素，各个子图像元素均被与其极性相反的延伸部至少部分围绕以产生边缘电场。虽然上述实施例的例示为将单一图像元素12分割为二个子图像元素12a及12b，但该分割数量完全不限定而均可获得本发明的效果，当分割出的子图像元素数量越多时，则液晶反应速度越快，故可视实际需求调整。再者，像素电极延伸部181及电极狭缝64仅需达到围绕子图像元素以利用不同极性产生边缘电场效果即可，其分布方式及位置均可任意变化。

图9为显示本发明另一实施例的示意图。依本实施例的设计，当第二金属层M2形成于栅极绝缘层36上后，可省略保护层44而仅形成平坦化层46覆盖该第二金属层M2与栅极绝缘层36。再者，共用配线34并不限定为金属材料，例由也可由透明导电材料所构成且与辅助电极18构成一储存电容，共用配线34的形成位置与扫描线14或数据线16叠合以提高开口率。

以上所述仅为举例性，而非为限制性，例如本发明也可应用于半透式或微反射式液晶显示器。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求范围中，而非限定于上述的实施例。

Claims

1.一种多域液晶显示器，其特征在于包含：

多个第一图像元素，各该第一图像元素具有一第一延伸部；及

多个第二图像元素，各该第二图像元素具有一第二延伸部，这些第一及第二图像元素在一反转驱动时序控制的同一画面下具有彼此相反的极性；

其中各该第一延伸部邻近各该第二图像元素的至少一侧边，且各该第二延伸部邻近各该第一图像元素的至少一侧边。

2.如权利要求1所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中各该第一图像元素被源自两不同第二图像元素的两第二延伸部所至少部分围绕，且各该第二图像元素被源自两不同第一图像元素的两第一延伸部所至少部分围绕。

3.如权利要求1所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中各该延伸部形成于两相邻图像元素所构成的间隙上。

4.如权利要求1所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中各该图像元素包含多个子图像元素，且各该子图像元素均由这些第一或第二延伸部所至少部分围绕。

5.如权利要求1所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中各该图像元素形成有至少一电极狭缝，且该电极狭缝将一图像元素分隔为多个子图像元素。

6.如权利要求5所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中在一图像元素的电极狭缝上分布有与该图像元素相邻的另一图像元素的延伸部。

7.如权利要求1所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中各该图像元素包含多条数据线及共用配线，且其中一图像元素的延伸部叠合另一图像元素的数据线及共用配线。

8.如权利要求1所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中各该图像元素包含多条扫描线及共用配线，且其中一图像元素的延伸部叠合另一图像元素的扫描线及共用配线。

9.一种多域液晶显示器，其特征在于包含：

彼此相向的一第一及一第二透明基板；

一液晶层，介设于该第一及该第二透明基板间；

一共享电极，设置于该第一透明基板上；

一第一金属层，形成于该第二透明基板上；

一第一介电层，形成于该第二透明基板上并覆盖该第一金属层；

一第二金属层，形成于该第一介电层上；

一第二介电层，形成于该第一介电层上并覆盖该第二金属层；

多条共用配线，形成于该第二介电层上；

一第三介电层，形成于该第二介电层上并覆盖这些共用配线；及

多个第一及第二像素电极，交替分布于该第三介电层上，这些第一及第二像素电极在一反转驱动时序控制的同一画面下具有彼此相反的极性；

10.如权利要求9所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中这些共用配线与这些像素电极延伸部构成储存电容。

11.如权利要求10所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中该第一金属层界定出多条扫描线，且这些共用配线及像素电极延伸部叠合这些扫描线。

12.如权利要求10所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中该第二金属层界定出多条数据线，且这些共用配线及像素电极延伸部叠合这些数据线。

13.如权利要求9所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中这些共用配线是由透明导电材料或金属导电材料所构成。

14.如权利要求9所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中该第一介电层为栅极绝缘层，且该第二介电层为一平坦化层。

15.如权利要求9所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中该第一介电层为栅极绝缘层，且该第二介电层包含一保护层及一平坦化层。

16.如权利要求9所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中各该像素电极形成有至少一电极狭缝，且该电极狭缝将一像素电极分隔为多个区块。

17.如权利要求9所述的多域液晶显示器，其特征在于，其中一像素电极的延伸部将另一像素电极分隔为多个区块。