CN101493612A - 液晶显示装置 - Google Patents

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CN101493612A CNA2009100017868A CN200910001786A CN101493612A CN 101493612 A CN101493612 A CN 101493612A CN A2009100017868 A CNA2009100017868 A CN A2009100017868A CN 200910001786 A CN200910001786 A CN 200910001786A CN 101493612 A CN101493612 A CN 101493612A
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Abstract

本发明提供了一种液晶显示装置，其包含液晶层、共同电极、与电极组。液晶层在共同电极与电极组之间，而电极组用来对液晶层进行切换。电极组包含第一电极与第二电极。第一电极对液晶层的第一区域进行切换，而第二电极对液晶层的第二区域进行切换。第二区域至少包含第一区域以外的一部分区域。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明关于一种液晶显示装置，特别是一种垂直配向(VerticalAligned，VA)式液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置是最普遍的影像显示装置。一般来说，液晶显示装置具有两片玻璃面板、其上分别有像素电极与共同电极，其间夹有液晶层。简言之，液晶显示器产生画面的原理是藉由提供电压给像素电极与共同电极，而在液晶层中产生电场，进而决定液晶分子的轴向，以调整入射光的偏振方向。
在各种液晶显示装置中，垂直配向式液晶显示装置在没有电场的时候，其液晶分子的长轴垂直于玻璃面板，而垂直配向式液晶显示装置具有高对比与广视角等优点。
垂直配向式液晶显示装置的切换时间取决于材料以及液晶单元的配置。此外，还受到所谓反流效应(reverse flow effect)又称逆流效应(backflow effect)的限制。这种现象发生在当供给垂直配向式液晶单元过高的电压时，反而造成更久的切换时间。上述现象可参考以下文献；
[1]De Gennes and Prost，Physics of Liquid Crystals 2nd Ed，Oxford；Clarendon Press，(1995)；
[2]Chandrasekar S.，Liquid Crystals，2nd edition，CambridgeUniversity Press，(1992)；
[3]Roosendaal，Dessaud，Hector，Hughes，Boer，IDRC conferenceproceeding，10-3，127-130(2006)；
[4]Dessaud，Roosendaal，Hector，Hughes，Boer，IDW’06 Digest，LCT7-2，651-654(2006)；
[5]Sang Soo Kim，Brian H.Berkeley，Kyeong-Hyeon Kim，andJang Kun Song，J.Soc.Inf.Display 12，353(2004).
由上述文献中可知，藉由增加“域(domain)”的数目，液晶切换可以表现地更为均匀一致。然而这种习知的作法往往会减少液晶显示器的开口率(aperture ratio)，特别是因为某些电极的形状，会导致某些区域的液晶永远不会进行切换，进而降低了开口率。而当像素尺寸愈来愈小时，这个问题会愈来愈明显。
因此，需要一种液晶显示装置，能够在同时具有均匀一致的液晶切换表现，而不需降低开口率。更需要一种可以消除逆流效应的液晶显示装置，而不会影响到液晶显示装置其它的特性。
发明内容
鉴于先前技术的缺失，本发明其中一方面提供一种快速液晶切换的液晶显示装置。本发明另一方面提供一种消除逆流效应的液晶显示装置。本发明其它方面提供一种快速液晶切换，却不需减少开口率的液晶显示装置。
在一实施例中，液晶显示装置包含液晶层、共同电极与电极组。液晶层在共同电极与电极组之间，而电极组用来对液晶层进行切换。电极组包含第一电极与第二电极。第一电极对液晶层的第一区域进行切换，且具有至少两个朝不同水平方向延伸的部分，而第二电极对液晶层的第二区域进行切换。第二区域至少包含第一区域以外的一部分区域。
在另一实施例中，液晶显示装置包含液晶层、共同电极与电极组。液晶层在共同电极与电极组之间，而电极组用来对液晶层进行切换。电极组包含第一电极与第二电极。第一电极对液晶层的第一区域进行切换，而第二电极对液晶层的第二区域进行切换。第一电极与第二电极位于同一平面，而第二区域至少包含第一区域以外的一部分区域。
在又一实施例中，液晶显示装置包含液晶层、共同电极与电极组。液晶层在共同电极与电极组之间，而电极组用来对液晶层进行切换。电极组包含第一电极与第二电极。第一电极对液晶层的第一区域进行切换，而第二电极对液晶层的第二区域进行切换。第一电极与第二电极分别以不同时序驱动，而第二区域至少包含第一区域以外的一部分区域。
在其它实施例中，液晶显示装置包含液晶层、共同电极与电极组。液晶层在共同电极与电极组之间，而电极组用来对液晶层进行切换。电极组包含第一电极与第二电极。第一电极对液晶层的第一区域进行切换，举例来说，第一电极的形状可为方形。第二电极对液晶层的第二区域进行切换。第二区域至少包含第一区域以外的一部分区域，而此部分区域具有至少两个朝不同水平方向延伸的部分。
配合以下较佳实施例之叙述与图式说明，本发明之目的、实施例、特征与优点将更为清楚。
附图说明
图1显示本发明实施例中电子装置之方块图；
图2a显示本发明实施例中液晶像素单元之剖面图；
图2b显示本发明实施例中液晶像素单元组件之剖面图；
图3a-3e显示本发明实施例中电极组中之第一电极；
图4a分别显示本发明一实施例中液晶层、第一电极、与第二电极；
图4b分别显示本发明另一实施例中液晶层、第一电极、与第二电极；
图4c显示本发明实施例中在同一平面之第一电极与第二电极；
图4d进一步显示图4c实施例中液晶像素单元的剖面图。
【主要组件符号说明】
1     电子装置    10     液晶显示装置
20    电源供应器  100    液晶层
100a  第一区域    100b   第二区域
102   共同电极    104    电极组
104a  第一电极    104b   第二电极
104c    介电层    130    基板
140     滤光片    150    薄膜晶体管
具体实施方式
本发明特别可应用于垂直配向式(VA)液晶显示装置，并将配合以下图式加以说明。然而，本领域技术人员应可了解，本发明亦可以其它方式实施，而不仅限于以下之实施例。
图1显示本发明一实施例中具有液晶显示装置10之电子装置1。电子装置1具有电源供应器20，其与液晶显示装置10连接，以提供电源给该液晶显示装置10。在此实施例中，液晶显示装置10为一彩色或是单色之影像显示器并整合至电子装置1之中。本领域技术人员应知，电子装置1可包含，但不限于，例如手机、数字相机、个人数字助理、笔记本型计算机、桌上型计算机、电视、全球定位系统、车用显示器、航空用显示器、数字相框或可携式DVD放影机等等。
图2a为根据本发明实施例所示液晶显示装置10之剖面，液晶显示装置10包含液晶(LC)层100、共同电极102、电极组104。液晶显示装置10可包含多个像素单元(pixel cell)，但图2a仅显示其中一个像素单元以说明本发明。在此例中，对应一次像素之像素单元，其尺寸为40μm×40μm且其厚度为4.15μm。值得注意的是，在其它实施例中，像素单元的尺寸亦可为20μm×20μm、30μm×30μm、或39.5μm×39.5μm，而厚度亦可大于4.15μm。如图所示，液晶层100位于共同电极102与像素电极组104之间，且其中之液晶分子为垂直配向(图2a中未显示)。电极组104位于薄膜晶体管(图未示)一侧，用以对液晶层100进行切换。值得注意的是，如图2b所示，液晶显示装置10可包含其它组件，例如基板130、滤光片140、薄膜晶体管(TFT)150。
共同电极102、液晶层100以及像素电极组104形成电容器，用以在薄膜晶体管(图未示)关闭之后储存电压。像素电极组104接收数据电压，而与共同电极形成电场，藉此重新排列液晶层100中的液晶分子。共同电极102可为传统的共同电极，其材料可为ITO或是IZO。像素电极组104在结构上与传统的像素电极不同，但材料可与传统的像素电极一样，采用ITO或是IZO。如图2a所示，电极组104包含第一电极104a、第二电极104b、以及在第一电极104a与第二电极104b之间的介电层104c(其材料可为SiOx或是SiN，其厚度可为约0.1μm或0.25μm)。本领域技术人员可了解，具有两个以上电极与更多层用来分隔电极之介电层，亦在本发明所欲涵盖之范围内。
第一电极104a与第二电极104b分别独立地驱动。藉由此种设置，第一电极104a与第二电极104b可分别以不同电压驱动，或是分别以不同时序驱动(举例来说，可在不同时间点开启)，以实现所需要的液晶切换。在一实施例中，首先对第一电极104a提供5V的电压，而在5ms之后，再对第二电极104b提供6V的电压。在另一实施例中，首先对第一电极104a提供4V的电压，而在5ms之后，再对第二电极104b提供6V的电压。或是对第一电极104a与第二电极104b都提供5V的电压，但是第一电极104a比第二电极提早5ms先驱动。此外，利用一薄膜晶体管与一储存电容器来分别驱动第一电极104a与第二电极104b的作法，亦在本发明所欲涵盖之范围内。
与传统的像素电极的设计(例如使用单一方形电极来覆盖液晶层的所有区域)相比，第一电极104a可具有特别的形状来对液晶层100进行切换，如后续图3a至3d所示。在一实施例中，第一电极104a具有一边缘结构(fringing structure)并产生边缘电场来对液晶层的第一区域100a进行切换，而不是对液晶层100的整个区域进行切换。液晶层的切换区域100a与第一电极104a的尺寸与形状相关。举例来说，当第一电极104a的尺寸较小，便只能在一小范围区域100a中对液晶层100的液晶分子进行切换，而液晶分子被切换的区域100a的形状也大致与第一电极的形状104a类似，如后续图4a至4b所示。
关于第一电极104a的形状，本发明并不欲限制于任何特定的形状，但第一电极104a可含有至少两个朝不同水平方向延伸的部分，而因此具有不平行的边缘，以产生多重与多样的域切换效果(domain switching effect)。举例来说，如图3a所示，第一电极104a之形状为星形，而具有八个朝不同水平方向延伸的部分。此外，在一实施例中，当第一电极104a整合至图2a所示之液晶显示装置10时，第一电极104a可设置于一35μm×35μm的方形所画出的范围中，而第二电极104b的尺寸刚好也就是35μm×35μm。
除了星形之外，第一电极104a之形状还可以为十字形(如图3b)、格形(如图3c)、螺旋形(如图3d)等等。同时，为了维持液晶切换的均匀一致性，第一电极104a之形状可为对称的，如同图3a至3c所示。在图3e所示之另一实施例中，相对于液晶层的整个区域，第一电极104a可仅为一小方形。
本领域技术人员可了解，上述第一电极104a的设置的优点之一，但并非唯一优点，是减少逆流效应而提升了液晶切换的速度。而为了有效地减少逆流效应，可增加第一电极104a边缘的数目。但是同时为了保持像素单元的开口率，因此电极组104的第二电极104b用来对液晶层100的第二区域100b进行切换，如图2a所示。值得注意的是，第二区域100b不一定要与第一区域100a重迭，只要第二区域100b包含液晶层100中第一区域100a以外的一部分区域，使得没有受到第一电极104a影响的液晶分子能够被第二电极104b所产生的电场所导引。图4a与4b另外提供关于第一电极104a与第二电极104b的范例。另外值得注意的是，第一区域100a与第二区域100b的“边界”可根据液晶层100在一给定时刻的预设穿透率来决定，此给定时刻可例如是提供电压给第一电极104a或是提供电压给第二电极104b后之20ms或是100ms。因此，藉由第一电极104a与第二电极104b的配合设置，可比单纯只采用第一电极104a时获得更高的开口率。
与第一电极104a相比，第二电极104b的形状对前述逆流效应的关系较不显著。图4a分别显示液晶层100、第一电极104a、与第二电极104b的俯视图。当第一电极104a的形状为星形时(见图3a)，第二电极104b的形状可以类似传统的像素电极，也就是为方形且为平面电极。从垂直观点来看，第二电极104b与第一电极104a具有重迭的部分，但第二电极104b本身即实质上覆盖液晶层100的所有区域，以确保高开口率。此外，当第二电极104b整合至图2a之液晶显示装置10中，第二电极104b可实施为35μm×35μm的方形电极。因此，如图4a所示，第二区域100b包含液晶层100中第一区域100a以外的至少一部分区域。此外第二区域100b中所包含的此部分区域具有至少两个朝不同水平方向延伸的部分。
在另一实施例中，如图4b所示，第二电极104b本身并未覆盖到像素单元中液晶层100的全部区域，且第二电极104b并没有与第一电极104a重迭的部分，反倒是第二电极104b具有一开口，而此开口对应第一电极104a之形状，同时为了保持高开口率，第一电极104a与第二电极104b一起实质上覆盖液晶层100的全部区域。又如图4b所示，第二区域100b仍然包含液晶层100中第一区域100a以外的一部分区域。此外，当第一电极104a与第二电极104b一起整合至图2a所示之液晶显示装置10时，第一电极104a与第二电极104b皆设置在35μm×35μm的方形所画出之范围中。
再次参考图2a，第一电极104a与第二电极104b之间间隔有介电层104c，该介电层例如是SiOx或是SiN层。当第一电极104a与第二电极104b被给予相同的电压时，在此种设置下的第一电极104a与第二电极104b对应共同电极102会产生不同的电容值，而提供不同的液晶切换效果。
第一电极104a与第二电极104b可藉由光刻与湿蚀刻而图案化，且不限于为穿透电极(transmitting electrode)或透明电极。在图2a中，第一电极104a设置在第二电极104b之上，但在图2b之实施例中，只要第二电极104b不会屏蔽住第一电极104a所产生的电场，第一电极104a亦可设置在第二电极104b之下(也就是第一电极变为较靠近薄膜晶体管)。
在图4c所示之电极组104之其它实施例中，第一电极104a与第二电极104b可如同图4b中之第一电极104a与第二电极104b，但差异在于，此实施例中第一电极104a与第二电极104b位于同一平面上，如图4d所示，而第二电极104b具有一开口，此开口对应第一电极104a之形状。因此，图4c中的第一电极104a与第二电极104b可以在半导体制程中以同一制程完成。而藉由分别独立地驱动第一电极104a与第二电极104b，使得在同一平面上的第一电极104a与第二电极104b还是可以产生与传统单一像素电极不同的液晶切换效果，同时并可保持高开口率。
以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明之申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示之精神下所完成之等效改变或修饰，均应包含在本申请专利范围内。

Claims (14)

1.一种液晶显示装置，包含：
液晶层；
共同电极；以及
电极组，用以对所述液晶层进行切换，其中，所述液晶层位于所述共同电极与所述电极组之间，其中，所述电极组包含：
第一电极，用以对所述液晶层之第一区域进行切换；以及
第二电极，用以对所述液晶层之第二区域进行切换；其中，所述第二区域至少包含所述第一区域以外的部分区域。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一电极具有至少两个朝不同水平方向延伸的部分，所述第一电极用以产生边缘电场，以对所述第一区域进行切换。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述第一电极之形状为星形。
4.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述第一电极之形状为对称的。
5.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述第二电极之形状为方形。
6.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述第二电极具有开口，所述开口对应于所述第一电极的形状。
7.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述第二电极覆盖所述液晶层的全部区域。
8.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述第一电极与所述第二电极一起覆盖所述液晶层的全部区域。
9.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述第一电极与所述第二电极位于同一平面，或者，在所述第一电极与所述第二电极之间间隔有介电层。
10.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一电极与所述第二电极分别独立地驱动。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其中，所述第一电极与所述第二电极分别以不同电压驱动或以不同时序驱动。
12.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述电极组被配置为所述液晶显示装置中的像素单元。
13.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述部分区域具有至少两个朝不同水平方向延伸的部分。
14.一种电子装置，包含：
根据权利要求1所述的液晶显示装置；以及
电源供应器，与所述液晶显示装置连接，以提供电源给所述液晶显示装置；
其中，所述电子装置为手机、数字相机、个人数字助理、笔记本型计算机、桌上型计算机、电视、全球定位系统、车用显示器、航空用显示器、数字相框或可携式DVD放影机。
CNA2009100017868A 2008-01-24 2009-01-12 液晶显示装置 Pending CN101493612A (zh)

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