CN101339317B

CN101339317B - 多域液晶显示器

Info

Publication number: CN101339317B
Application number: CN2007101269960A
Authority: CN
Inventors: 王文俊; 刘锦璋
Original assignee: Wintek Corp
Current assignee: salary Optronics Co., Ltd.; Wintek Corp
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2027-07-04
Also published as: CN101339317A

Abstract

一种多域液晶显示器，包含两透明基板、介于两透明基板间的液晶层、一共用电极、一第一金属层、一第一介电层、一第二金属层、一第二介电层、复数像素电极及复数辅助电极。第一介电层形成于第二透明基板上并覆盖第一金属层，第二金属层形成于第一介电层上，且第二介电层形成于第一介电层上并覆盖第二金属层。复数像素电极形成于第二介电层上，各个像素电极具有至少一由边缘朝内部延伸的开口以分隔为复数区块。复数辅助电极形成于第二介电层上，各个辅助电极邻接一像素电极区块的至少一侧边且至少分布于像素电极开口内以形成边缘电场，且第二金属层于叠合辅助电极位置处形成有至少一开口。

Description

多域液晶显示器

技术领域

本发明是关于一种具多域配向的液晶显示器。

背景技术

现有利用介电异向性(dielectric anisotropy)为负的负型液晶材料，构成垂直配向(vertical alignment)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(vertically aligned 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11A为剖面示意图，显示一现有多域垂直配向液晶显示器(multi-domain vertically aligned LCD；MVA LCD)的设计。如图11A所示，其于上、下基板102、104上分别形成凸体(bump)106，其上再形成覆盖凸体(bump)106的垂直配向膜108，使垂直配向的液晶分子112于未施加电压时即具有朝不同方向倾斜的预倾角，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)并不限定为凸体106，亦可如图11B所示，于基板上形成凹面结构114亦可。

如图11A及图11B所示，形成凸体106或凹面结构114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，另需透过外贴补偿膜方式将漏光消除以提高对比。

图12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12所示，利用于基板202的透明电极204上所形成的开缝(slit)206，可控制液晶分子208于施加电压后的倾倒方向。然而，于电极204处形成开缝206的方式，须仔细考虑开缝206本身宽度以及两开缝206之间的距离等等，否则通过开缝206产生使液晶分子208倾倒的力量容易不足。再者，该形成开缝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于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于开缝206上方及两开缝206间皆容易形成，而降低整体光穿透率。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种液晶显示器，其能避免上述现有多域配向设计的种种问题。

依本发明设计的一实施例，一种多域液晶显示器包含一第一及一第二透明基板、介设于两透明基板间的液晶层、一共用电极、一第一金属层(Metal 1layer)、一第一介电层、一第二金属层(Metal 2 layer)、一第二介电层、复数像素电极及复数辅助电极。共用电极设置于第一透明基板上，且第一金属层形成于第二透明基板上。第一介电层形成于第二透明基板上并覆盖第一金属层，第二金属层形成于第一介电层上，且一第二介电层形成于第一介电层上并覆盖第二金属层。复数像素电极形成于第二介电层上，各个像素电极具有至少一由边缘朝内部延伸的开口以分隔为复数区块。复数辅助电极形成于第二介电层上，各个辅助电极邻接一像素电极区块的至少一侧边且至少分布于像素电极开口内以形成边缘电场，其中该第二金属层于叠合辅助电极位置处形成有至少一开口(opening)。

通过本发明的设计，仅需利用一般薄膜晶体管制造工艺，即能形成可产生边缘电场及多域配向效果的导体图案布局。和现有利用凸体或凹面结构的域边界规制结构设计相较，本发明于未施加电压(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，和现有于电极处形成开缝的方式相较，本发明通过辅助电极与像素电极的不同极性所产生的边缘电场效应，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液晶显示器整体光穿透率。再者，当利用像素电极搭配设置于侧边且具相反极性的辅助电极进行多域配向设计时，本发明设计使第二金属层于叠合辅助电极位置处挖空形成开口部，如此可大幅降低辅助电极与第二金属层的叠合面积，使耦合电容效应降至最小，有效避免像素单元因电压偏移所造成的显示灰阶偏移现象。

附图说明

图1及图2为依本发明的一实施例，显示多域液晶显示器的示意图，其中图1为自阵列基板法线方向观察的俯视图，图2为沿图1的A-A’线切割而得的剖面图。

图3为显示图1的像素结构实际布局的平面示意图。

图4为显示本发明另一实施例的平面示意图，图5为沿图4的B-B’线切割而得的剖面图。

图6为显示本发明另一实施例的平面示意图，图7为沿图6的C-C’线切割而得的剖面图。

图8为显示本发明另一实施例的平面示意图，图9为沿图8的D-D’线切割而得的剖面图。

图10为显示图8的电极布局于点反转驱动下的电压极性分布图。

图11A为剖面示意图，显示一现有多域垂直配向液晶显示器的设计。

图11B为剖面示意图，显示另一现有多域垂直配向液晶显示器的设计。

图12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。

附图标号：

10液晶显示器

12像素单元

14、14P、24P像素电极

16、56、66辅助电极

16a、26a、56a辅助电极主体部

16b、16c、56b辅助电极延伸部

18a、18b显示区块

20阵列基板

22扫描线

28数据线

30滤光片基板

31、32透明基板

33彩色滤光片

34薄膜晶体管栅极区域

35共用电极

36、44电容电极

38栅极绝缘层

42薄膜晶体管源/漏极区域

46平坦化层

52开口部

102、104基板

106凸体

108垂直配向膜

112液晶分子

114凹面结构

202基板

204电极

206开缝

208液晶分子

210错向缺陷区域

S开口

G间隙区域

具体实施方式

图1及图2为依本发明的一实施例，显示多域液晶显示器10的示意图，其中图1为自阵列基板法线方向观察的俯视图，图2为沿图1的A-A’线切割而得的剖面图。

如图1所示，多域液晶显示器10包含多个像素单元12，依本实施例的设计，一像素单元12内形成有像素电极14及辅助电极16，且每个设置于像素电极14侧边的辅助电极16与前一级扫描线(未图标)所控制的像素电极14P电连接。再者，设置薄膜晶体管、储存电容等不透光组件所构成的非显示区位于一像素单元12的中央部份，而将像素单元12的显示区分为上下两个显示区块18a及18b。依本实施例，像素电极14具有一个由其边缘往内部延伸的横向开口S而将像素电极分隔为两个区块，且辅助电极16包括一平行数据线28走向设置的主体部16a、以及平行扫描线22走向延伸进入开口S内的两个延伸部16b及16c。

通过上述的电极配置方式，因设置于一像素电极侧边的辅助电极与前一级扫描线所控制的像素电极电连接，当液晶显示器10采用例如线反转(lineinversion)的极性反转方式驱动时，辅助电极16会与其相邻的像素电极14具有相反极性而产生边缘电场。详言之，以具负极性的显示区块18a为例，其上方为前一级扫描线所控制的像素电极14P(正极性)，左侧为由像素电极14P延伸出的辅助电极主体部16a(正极性)，下方为辅助电极延伸部16b(正极性)，右侧为前一级扫描线所控制的相邻像素电极24P延伸出的辅助电极主体部26a(正极性)，因此具负极性的显示区块18a四周被具正极性的电极结构所围绕而产生边缘电场，使显示区块18a具有四个不同倾斜方向的液晶微域。同样地，具负极性的显示区块18b四周亦被例如辅助电极延伸部16c等具正极性的电极结构所围绕而产生边缘电场，获得多域配向的效果。

接着请参考图2的剖面图，于滤光片基板30中，彩色滤光片33及共用电极35形成于一透明基板31上。于阵列基板20中，透明基板32上沉积一第一金属层(Metal 1 layer)M1且图案化形成扫描线(未图标)、薄膜晶体管的栅极区域34及电容电极36。一具介电效果的栅极绝缘层38覆盖该第一金属层M1，且一第二金属层(Metal 2 layer)M2形成于栅极绝缘层38上且图案化形成数据线28、薄膜晶体管的源/漏极区域42、及电容电极44。一平坦化层46设置于栅极绝缘层38上，以覆盖薄膜晶体管的源/漏极区域42及电容电极44。透明导电膜沉积于平坦化层46上并图案化形成像素电极14及辅助电极16。依本实施例的设计，由第一金属层M1界定出的电容电极36与第二金属层M2所界定出的电容电极44两者构成像素单元12的储存电容，且由第二金属层M2所界定的电容电极44内具有一开口部(opening)52，而开口部52的形成位置叠合辅助电极延伸部16b于电容电极44上的概略投影位置。请参考图3，由图3的像素结构实际布局可更清楚看出，各个像素电极14具有至少一开口S而分隔界定出两个区块，且两相邻像素电极间形成一间隙区域G。各个辅助电极16分布于开口S及间隙区域G内。第二金属层M2构成的电容电极44部份挖空形成开口部52，且开口部52位置大致叠合辅助电极延伸部16b的形成位置。

通过本发明的设计，仅需利用一般薄膜晶体管制造工艺，即能形成可产生边缘电场及多域配向效果的导体图案布局。和现有利用凸体或凹面结构的域边界规制结构设计相较，本发明于未施加电压(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，和现有于电极处形成开缝的方式相较，本发明通过辅助电极与像素电极的不同极性所产生的边缘电场效应，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液晶显示器整体光穿透率。当利用像素电极14搭配设置于侧边且具相反极性的辅助电极16进行多域配向设计时，延伸进入像素单元12内部的辅助电极16延伸部容易与像素单元12的第二金属层M2叠合产生耦合电容。因此，通过本实施例的设计，因由第二金属层M2构成的电容电极44其与辅助电极延伸部16b叠合位置处挖空形成开口部52，如此可大幅降低辅助电极16与第二金属层M2的叠合面积，使耦合电容效应降至最小，有效避免像素单元12因电压偏移所造成的显示灰阶偏移现象。

如图4及图5所示，于本实施例中，由第二金属层M2所界定的电容电极44同样进行部份挖空的布局设计，亦即于与辅助电极延伸部16b叠合位置处挖空形成开口部52，且原先形成于显示区块18b侧边的辅助电极主体部16a下半段去除，如此可减少辅助电极16与第二金属层M2所构成的数据线28的重叠面积，进一步降低整个像素结构的耦合电容。同时，因为显示区块18b侧边未形成辅助电极，所以像素电极14的覆盖区域可再往左右兩侧延伸，得到提高开口率的效果。

须注意虽然本实施例显示区块18b侧边未形成辅助电极，但若采用线反转驱动，显示区块18b与左、右相邻像素单元之间的间隙所导致的电场偏移作用仍能达到配向效果。另外，若采用点反转驱动，显示区块18b四周同时受到相邻像素单元的相反极性所造成的边缘电场作用，同样能达到配向效果。

图6为显示本发明另一实施例的平面示意图，图7为沿图6的C-C’线切割而得的剖面图。依本发明的设计，第二金属层M2挖空的位置并不限定，而可依延伸进入显示区块的辅助电极形成位置决定。如图6所示，像素电极14具有一个由其边缘往内部延伸的开口S，辅助电极56具有一主体部56a以及延伸进入开口S内的单一延伸部56b。依本实施例的设计，具正极性的单一延伸部56b可同时对应具负极性的显示区块18a及18b产生边缘电场，且如图7所示，第二金属层M2构成的电容电极44其对应辅助电极延伸部56b位置处同样挖空形成开口部52，使耦合电容效应降至最小。

图8为显示本发明另一实施例的平面示意图，图9为沿图8的D-D’线切割而得的剖面图。如图8所示，依本实施例的设计，辅助电极66为像素电极14由其中央部份延伸出的单一横向区段，亦即各个辅助电极66与前一级数据线28所控制的像素电极14连接。因此，因为由第二金属层M2构成的数据线28上方未形成辅助电极66，故可进一步减少辅助电极66与第二金属层M2的叠合面积使耦合电容更低，且同时像素电极14的覆盖区域可再往左右兩侧延伸，得到提高开口率的效果。如图9所示，于本实施例中，由第二金属层M2所界定的电容电极44同样进行挖空的布局设计，亦即于与辅助电极66叠合位置处的电容电极44形成开口部52。如图10所示，当以点反转驱动方式驱动此一辅助电极配置结构时，任一显示区块18a、18b的电压极性会与其四周邻近的辅助电极66或显示区块不同而产生边缘电场，获得多域配向的效果。

再者，亦可于本发明具多域配向的像素结构设计中加上一反射金属层以提供反射显示功能，且该反射金属层可形成于设置薄膜晶体管、储存电容等不透光组件所构成的非显示区以提高开口率。另外，本发明仅需将与辅助电极位置叠合的第二金属层M2部份挖空即可获得降低耦合电容效果，而不限定于挖空部份储存电容电极来降低耦合电容的设计。举例而言，亦可于第二金属层M2构成的数据线中央部份形成一纵长开缝，以降低其与辅助电极叠合面积而降低耦合电容。再者，综合前述各个实施例可知，本发明的各个辅助电极亦可仅分布于开口S内、或仅分布于间隙区域G内而获得配向效果，且仅需将与辅助电极位置叠合的第二金属层M2部份挖空即可获得降低耦合电容的效果。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。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，包含：

彼此相向的一第一及一第二透明基板；

一液晶层，介于所述的第一及所述的第二透明基板间；

一共用电极，设置于所述的第一透明基板上；

一第一金属层，形成于所述的第二透明基板上；

一第一介电层，形成于所述的第二透明基板上并覆盖所述的第一金属层；

一第二金属层，形成于所述的第一介电层上；

一第二介电层，形成于所述的第一介电层上并覆盖所述的第二金属层；

复数像素电极，形成于所述的第二介电层上，各所述的像素电极具有至少一开口以分隔界定出复数区块，且两相邻像素电极间形成一间隙区域；及

复数辅助电极，形成于所述的第二介电层上，且各所述的辅助电极分布于所述的像素电极的开口及所述的间隙区域两者至少其中之一内；

其中所述的第二金属层于叠合所述的辅助电极位置处形成有至少一开口。

2.如权利要求1项所述的多域液晶显示器，其特征在于，所述的第一金属层界定出复数第一信号线且所述的第二金属层界定出复数第二信号线，且各所述的辅助电极与前一级的第一信号线所控制的像素电极电性连接。

3.如权利要求2项所述的多域液晶显示器，其特征在于，所述的辅助电极包含一主体部及由所述的主体部延伸出并配置于一像素电极开口内的至少一延伸部。

4.如权利要求3项所述的多域液晶显示器，其特征在于，所述的主体部的走向平行所述的第二信号线且所述的延伸部的走向平行所述的第一信号线。

5.如权利要求4项所述的多域液晶显示器，其特征在于，所述的第二金属层的所述的开口位置与所述的辅助电极的至少一延伸部叠合。

6.如权利要求4项所述的多域液晶显示器，其特征在于，至少部份所述的辅助电极主体部与所述的第二信号线的形成位置叠合。

7.如权利要求1项所述的多域液晶显示器，其特征在于，各所述的辅助电极包含一主体部及由所述的主体部延伸出并配置于一像素电极开口内的两个延伸部，且所述的两个延伸部分别邻接不同的像素电极区块。

8.一种多域液晶显示器，包含：

彼此相向的一第一及一第二透明基板；

一液晶层，介设于所述的第一及所述的第二透明基板间；

一共用电极，设置于所述的第一透明基板上；

一第一金属层，形成于所述的第二透明基板上且界定出一储存电容的下电容电极；

一第二金属层，形成于所述的第一介电层上且界定出一储存电容的上电容电极；

复数像素电极，形成于所述的第二介电层上，各个像素电极具有至少一由边缘朝内部延伸的开口以分隔为复数区块；及

复数辅助电极，形成于所述的第二介电层上，各所述的辅助电极邻接一像素电极区块的至少一侧边且至少分布于所述的像素电极开口内；

其中所述的上电容电极于叠合所述的辅助电极位置处形成有至少一开口。

9.如权利要求8项所述的多域液晶显示器，其特征在于，所述的第一金属层界定出复数扫描线且所述的第二金属层界定出复数数据线，且各所述的辅助电极与前一级扫描线所控制的像素电极电性连接。

10.如权利要求9项所述的多域液晶显示器，其特征在于，所述的辅助电极包含一主体部及配置于所述的像素电极开口内的至少一延伸部，且所述的上电容电极的所述的开口与所述的辅助电极延伸部叠合。

11.如权利要求8项所述的多域液晶显示器，其特征在于，所述的第一金属层界定出复数扫描线且所述的第二金属层界定出复数数据线，且各所述的辅助电极与前一级数据线所控制的像素电极电性连接。

12.如权利要求1或8所述的多域液晶显示器，其特征在于，所述的辅助电极为由一像素电极延伸出并分布于相邻像素电极开口内的电极区段。

13.如权利要求1或8所述的多域液晶显示器，还包含一反射结构设置于所述的多域液晶显示器的各个像素单元的非显示区内。