CN101887196A - 液晶显示面板 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示面板，包含第一基板、第二基板、液晶层、多个像素区、多个像素电极以及多个彩色滤光片。各像素区至少包含主像素区以及次像素区。像素电极设置于第一基板上，其包含设置于主像素区的第一电极以及设置于次像素区的第二电极。彩色滤光片设置于第一基板与第二基板之间且分别对应于各像素区。各彩色滤光片具有曲面面对液晶层，且具有厚度极值位置，当通入预定电压于各像素电极时，该第一电极上方的各液晶分子的倾倒方向会延伸交会于中心，厚度极值位置在垂直投影方向与该中心实质上重叠。本发明能有效防止液晶分子向错的情况发生。

Description

液晶显示面板

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板，特别涉及一种具有特殊像素电极与彩色滤光片结构，能避免液晶分子产生向错(disclination)的液晶显示面板。

背景技术

相较于公知的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)，液晶显示面板(liquid crystal display panel，LCD panel)由于具有外型轻薄、低耗电量以及低辐射污染等优点，目前已经跃升成为主流的显示装置。但传统的液晶显示面板还有许多问题尚待克服，例如其可视角度过小的问题。

目前发展出一种能增加可视角度的技术，即是采用多重区域垂直配向(multi-domain vertical alignment，MVA)的技术，其是在液晶显示面板中形成配向用的凸块，或在像素电极上形成特殊的形状，使得像素电极在未施加电压的情况下，液晶分子会呈现略微倾斜的状态；而当像素电极施加电压时，液晶分子会在电场的驱动下，迅速地由略微倾斜的状态朝预定的方向倾倒，可大幅增加反应液晶显示面板的反应时间，并达成广视角的效果。此外，由于前述多重区域垂直配向的技术容易产生颜色偏白或伽玛曲线偏移的问题，也就是俗称的色偏(color washout)，公知液晶显示面板的像素区中还会划分为主像素区以及次像素区，并设置有不同的像素电极，以改善色偏的现象。

请参考图1与图2，所示出为公知液晶显示面板中像素区的结构示意图，其中图2为图1中沿着AA’切线的剖面图。如图1所示，公知液晶显示面板100中的像素区102具有一主像素区104以及一次像素区106，主像素区102与次像素区106的面积大致上相同。主像素区104内设置有一第一电极108，次像素区内设置有一第二电极110。其中，第一电极108图案与第二电极110图案是完全相同的，且第一电极108与第二电极110电性绝缘。为了达成前述广视角的功效，公知的第一电极108与第二电极110分别具有沿不同方向向外延伸的分支电极，且不同方向的分支电极可影响液晶分子的配向，借此分别将主像素区104与次像素区106划分为若干区域，也就是说，当施加电压于第一电极108与第二电极110时，由于电场的效应，位于第一电极108与第二电极110上方的液晶分子120(查阅图2)会沿着电极的形状倾倒，也就是沿着箭头B的方向倾倒。由图1可知，不同区域的液晶分子会沿着不同箭头B的方向倾倒，借此达到广视角的效果。

但是这样的电极设计，却会衍生出一些新的问题。如图2所示，目前形成彩色滤光片的其中一种方法为喷墨印刷法(ink jet printing)，其是先在基板112上以喷墨印刷的方式形成一黑色矩阵114，再将彩色溶液滴入在未被黑色矩阵114覆盖的基板112上，经固化反应后即形成彩色滤光片116，即可在基板112上快速地形成彩色滤光片116以及黑色矩阵114。然而，此方法所形成的彩色滤光片116通常会具有一曲面118，且具有一厚度极大值位置122对应于像素区102的中央。其中，像素区102的中央是指均分像素区102为二个相同面积区域的位置，在图1中，此位置刚好位于第一电极108与第二电极110的边界处(boundary region)及边界处的附近。这样的曲面118对于液晶分子120的排列会产生相当程度的影响。举例来说，请再参考图1，此曲面118的厚度极大值位置122位于像素区102的中央，会迫使下方的液晶分子120沿箭头C的方向倾倒。若综合箭头B与箭头C的倾倒方向，会使液晶分子120沿着箭头D产生一扭转力量。液晶分子120若沿着非直线型的箭头D的扭转方向倾倒，则容易产生排列不均匀的情况，即所谓的向错(disclination)现象。液晶分子的向错排列会使得液晶显示面板容易漏光而影响其显示品质，成为一个亟欲解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种液晶显示面板，具有特殊的像素电极与彩色滤光片结构，能有效避免液晶分子产生向错的现象。

为达成上述目的，本发明提出一种液晶显示面板，其包含第一基板、第二基板、液晶层、多个像素区、多个像素电极以及多个彩色滤光片。第一基板与第二基板相对设置。液晶层设置于第一基板与第二基板之间，且液晶层具有多个液晶分子。各像素区至少包含主像素区以及次像素区。像素电极设置于第一基板上且分别对应设置于像素区内，其包含第一电极以及第二电极，第一电极设置于主像素区内，第二电极设置于次像素区内且与第一电极电性绝缘。彩色滤光片设置于第一基板与第二基板之间且分别对应于各像素区。各彩色滤光片具有曲面面对液晶层，且具有厚度极值位置，当通入预定电压于各像素电极时，该第一电极上方的各该液晶分子的倾倒方向会延伸交会于中心，此厚度极值位置在垂直投影方向与该中心实质上重叠。

本发明考虑到彩色滤光片的曲面对于液晶分子倾倒方向的影响，因此当通入预定电压于各像素电极时，第一电极上方的各液晶分子的倾倒方向会延伸交会于中心，且此中心与彩色滤光片的厚度极值位置实质上重叠，使得彩色滤光片对于液晶分子的排列影响降到最低，故能有效防止液晶分子向错的情况发生。

附图说明

图1与图2示出了公知液晶显示面板中像素区的结构示意图。

图3示出了本发明液晶显示面板的一实施例的立体示意图。

图4示出了本发明液晶显示面板中像素电极的一实施例的平面示意图。

图5示出了本发明液晶显示面板中像素区的一实施例的剖面示意图。

图6示出了本发明液晶显示面板中像素区的另一实施例的剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

100    液晶显示面板        312    主像素区

102    像素区              314    第一次像素区

104    主像素区            316    第二次像素区

106    次像素区            318    第一电极

108    第一电极            320    第二电极

110    第二电极            322    第一主干电极

112    基板                324    第一主干电极

114    黑色矩阵            326    第一分支电极

116    彩色滤光片          328    第二主干电极

118    曲面                330    第二主干电极

120    液晶分子            332    第二分支电极

122    厚度极大值位置      334    第三主干电极

300    液晶显示面板            336    第三主干电极

302    第一基板                338    第三分支电极

304    第二基板                339    连接线

306    液晶层                  340    彩色滤光片

307    液晶分子                342    黑色矩阵图案

308    像素区                  344    曲面

310    像素电极                346    厚度极值位置

具体实施方式

为使熟习本发明所属技术领域的普通技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的多个优选实施例，并配合附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

请参考图3，所示出为本发明液晶显示面板的一实施例的立体示意图。如图3所示，本实施例的液晶显示面板300包含一第一基板302、一第二基板304以及一液晶层306，其中第一基板302与第二基板304大体上平行且相对设置，液晶层306设置于第一基板302与第二基板304之间。第一基板302与第二基板304上具有多个像素区308，每个像素区308会对应有至少一扫描线(图未示)以及至少一数据线(图未示)，以能各别呈现不同的显示画面。各像素区308又可至少划分为一主像素区312、一第一次像素区314以及一第二次像素区316。于本发明优选实施例中，像素区308内由上而下的顺序依序为第一次像素区314、主像素区312以及第二次像素区316。位于同一像素区308中的主像素区312会设置于第一次像素区314与第二次像素区316之间。优选地，第一次像素区314与第二次像素区316的面积大体上相同，且第一次像素区314与第二次像素区316的面积和大体上等于主像素区312的面积，但不以此为限。于其它实施例中，第一次像素区314与第二次像素区316的面积可以选择性的大体上不相同，且第一次像素区314与第二次像素区316的面积和可以选择性的大体上不等于主像素区312的面积。本发明实施例的像素区308形状以矩形为优选实施例，但不限于此。于其它实施例中，像素区308形状可为三角形、六边形、五边形、正方形、菱形、梯形、或其它合适的形状。此时，请参阅图4的描述，来设计像素区内的像素电极310。

每个像素区308内对应设置有一像素电极310，像素电极310可由单层或多层结构所构成，且其材料可以包含透明导电材料(例如：氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)、氧化镉锡(cadmium tin oxide，CTO)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide，AZO)以及氧化铟锌锡(indium tin zinc oxide，ITZO)、或其它合适的材料)、反射材料(例如：金、银、铜、铝、钼、钛、钽、其它合适的材料、或上述的合金、或上述的氮化物、或上述的氧化物、或上述的氮氧化物)。本发明的实施例，像素电极310以透明导电材料为范例，但不限于此。关于像素电极310的详细说明，请参考图4，所示出为本发明液晶显示面板中像素电极的一实施例的平面示意图。如图4所示，像素电极310包含一第一电极318以及一第二电极320。第一电极318设置于主像素区312中，而第二电极320设置于第一次像素区314以及第二次像素区316中，且第一电极318与第二电极320彼此电性绝缘。通过分别提供不同电压于第一电极318以及第二电极320，可降低本发明液晶显示面板300在大视角观看时的色偏问题(color shift issued)。在本实施例中，第一电极318包含两个第一主干电极(trunk electrode or main electrode)322，324以及多个第一分支电极(branch electrode or stripe electrode)326。第一主干电极322，324位于主像素区312的中央，两主干电极322，324交错于H点，并将主像素区312划分为至少四个区域。在本发明的最佳实施例中，两主干电极322，324大体上彼此垂直且交错于H点，例如呈现十字架(crucifix)状的排列为范例，但不限于此。于其它实施例，两主干电极322，324交错于H点时，两主干电极322，324间的夹角约为大于0且小于180间来选择的。每个第一分支电极326的一端连接第一主干电极322，324，且另一端远离第一主干电极322，324。位于同一区域中的第一分支电极326彼此平行且朝同一方向延伸。举例来说，位于上述四个区域的第一分支电极326的延伸角度分别为40度～50度、130度～140度、220～230度以及310～320度，优选地，其延伸角度分别为45度、135度、225度以及315度。于本发明其它实施例中，位于主像素区312内的第一电极318也可以具有其它的电极图案，例如可以具有四个主干电极，而将主像素区312划分为八个区域，或是具有八个主干电极，而将主像素区312划分为十六个区域。但其原则在于第一电极318所呈现的图案会具有一形状中心(例如H点)，优选地，此形状中心会位于主像素区312的中央。其中，主像素区312的中央是指均分主像素区312为二个相同面积区域的位置。而于本发明另一实施例中，第一电极318会以形状中心处为点对称中心，而呈现一点对称图形(point symmetrical pattern)，然而，第一电极318的形状中心则可以不对应于主像素区312的中央。

在本实施例中，第二电极320包含两个第二主干电极328，330、多个第二分支电极332、两个第三主干电极334，336以及多个第三分支电极338。第二主干电极328，330以及第二分支电极332设置于第一次像素区314中，而第三主干电极334，336以及第三分支电极338设置于第二次像素区316中。第二主干电极328，330相交并将第一次像素区314划分为至少两个区域。但是，第二主干电极330连接第二主干电极328的一端并没有突出第二主干电极328的侧边。于其它实施例中，第二主干电极330连接第二主干电极328的一端并微突出第二主干电极328的侧边，但此微突并不大于第二主干电极328侧边(短边)的宽度。在本发明实施例中，第二主干电极328，330相交且大体上彼此垂直，例如呈现倒T字型的排列为范例。于其它实施例，两第二主干电极328，330相交于某点时，两主干电极328，330间的夹角约为大于0且小于180间来选择的。每个第二分支电极332的一端连接第二主干电极328，330，且另一端远离第二主干电极328，330。位于同一区域中的第二分支电极332彼此平行且朝同一方向延伸。举例来说，位于上述两个区域的第二分支电极332的延伸角度分别为40度～50度、130度～140度，优选地，其延伸角度分别为45度、135度。第三主干电极334，336相交并将第二次像素区316划分为至少两个区域。但是，第三主干电极336连接第三主干电极334的一端并没有突出第三主干电极334的侧边。于其它实施例中，第二主干电极336连接第二主干电极334的一端并微突出第二主干电极336的侧边，但此微突并不大于第二主干电极334侧边(短边)的宽度。在本发明实施例中，第三主干电极334，336相交且大体上彼此垂直，例如呈现T字形的排列为范例。于其它实施例，两主干电极328，330相交于某点时，两第三主干电极334，336间的夹角约为大于0且小于180间来选择的。每个第三分支电极338的一端分别连接第三主干电极334，336，且另一端远离第三主干电极334，336。位于同一区域中的第三分支电极338彼此平行且朝同一方向延伸。举例来说，位于上述两个区域的第三分支电极338的延伸角度分别为220～230度以及310～320度，优选地，其延伸角度分别为225度以及315度。于本发明其他实施例中，第二电极320也可以具有两个以上第二主干电极以及两个以上第三主干电极，而分别将第一次像素区314与第二次像素区316划分为两个以上的区域。于本发明的一实施例中，位于第一次像素区314的第二电极320(即第二主干电极328，330以及第二分支电极332)会对称于位在第二次像素区316的第二电极(即第三主干电极334，336以及第三分支电极338)，优选地，以H点为对称中心，但不限于此。

位于第一次像素区314与第二次像素区316的第二电极320会通过至少一连接线339彼此电性连接。于本发明优选实施例中，连接线339会电性连接第二主干电极328以及第三主干电极334，但并不以此为限，例如连接线339也可以连接第二主干电极328与第三主干电极336、或者是连接线339也可以连接第二分支电极332及第三分支电极338、或者是连接线339也可以连接第二分支电极332及第三主干电极334、或者是连接线339也可以连接第三分支电极338及第二主干电极328、或者是连接线339也可以连接第二分支电极332及第三主干电极336、或者是连接线339也可以连接第三分支电极338及第二主干电极330，依设计上的需要来进行。而于本发明另一实施例中，也可以具有两条或两条以上的连接线339，以二条为范例，其中一条位于主像素区312的左边，而另一条则位于主像素区312的右边。此外，为了增加连接线339的导电性，本实施例的连接线339可以是各种导电材料，可由单层或多层结构所构成，且其材料可以包含透明导电材料(例如：氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)、氧化镉锡(cadmium tin oxide，CTO)、氧化铝锌(aluminum zinc oxide，AZO)以及氧化铟锌锡(indium tin zinc oxide，ITZO)、或其它合适的材料)、反射材料(例如：金、银、铜、铝、钼、钛、钽、其它合适的材料、或上述的合金、或上述的氮化物、或上述的氧化物、或上述的氮氧化物)。优选地，连接线339会延伸至像素区308外而位于黑色矩阵图案342中(关于黑色矩阵图案342的说明，将在下文中描述)。故虽然连接线339使用反射的材料，但并不会影响液晶显示面板300的开口率。而于本发明其他实施例中，连接线339也可以是其他导电材料，例如和像素电极310一样是透明导电材料，而一起设置在像素区308中。或者是，连接线339为反射材料，设置于像素区308中。

接着请参考图5，所示出为本发明液晶显示面板中像素区的一实施例的剖面示意图，其是沿着图4的EE’切线所绘制。如图5所示，本实施例的液晶显示面板300还具有多个彩色滤光片340以及多个黑色矩阵图案342(为求清楚描述，图5仅显示一个彩色滤光片340以及一个黑色矩阵图案342)，设置于第二基板304与液晶层306之间。每个黑色矩阵图案342环绕于各像素区308的边缘(请一并参考图4)并包围各像素区308。彩色滤光片340设置于黑色矩阵图形342中，也就是说，彩色滤光片340会设置于未被黑色矩阵图案342所覆盖的第二基板304上，并对应于像素区308中。请参考图5，彩色滤光片340具有一曲面344面对液晶层306，以及一厚度极值位置346位于曲面344上，于本实施例中，此曲面344为一凸面且厚度极值位置346为一厚度极大值位置。本发明的一特征在于，此厚度极大值位置在一垂直投影方向与第一电极318的形状中心(即H点)实质上重叠。

请再参考图4，当分别施以电压于本实施例的第一电极318与第二电极320时，液晶层306内的液晶分子307会沿着各个分支电极(包括第一分支电极326、第二分支电极332、第三分支电极334)的排列方向，向着第一电极318的形状中心H点倾倒，也就是沿着第4图的箭头F的方向倾倒。而本实施例的彩色滤光片340的厚度极值位置346由于在垂直投影方向与H点重叠，因此对于液晶分子307会产生由H点向内的倾倒方向，也就是沿着第4图中的箭头G方向倾倒。如此一来，箭头F所代表的第一电极318对液晶分子307的倾倒方向，与箭头G所代表的彩色滤光片340对液晶分子307的倾倒方向实质上相同。是故，本发明液晶分子307的排列方向不会被像素电极310与彩色滤光片340交互影响，故可以有效改善公知技术中液晶分子排列不均匀所产生的向错现象。

请参考图6，所示出为本发明液晶显示面板中像素区的另一实施例的剖面示意图。如图6所示，除了图5所示彩色滤光片340与黑色矩阵图案342位于第二基板304与液晶层306之间的实施方式外，于本发明另一实施例中，彩色滤光片340与黑色矩阵图案342也可以位于第一电极318与液晶层306之间。在其它实施例中，彩色滤光片340与黑色矩阵图案342也可以位于第一电极318与第一基板302之间。于此实施例中，彩色滤光片340的厚度极值位置346在垂直投影方向与第一电极318的形状中心(即H点)实质上重叠，曲面344为一凹面且厚度极值位置346为一厚度极小值位置。在这样的情况下，彩色滤光片340仍然对液晶分子307产生沿箭头G的倾倒方向，同样与第一电极318所产生沿箭头F的倾倒方向实质上相同，因此，不会产生液晶向错的问题。

如上所述，本发明的特征在于将彩色滤光片340的厚度极值位置346与像素电极310中第一电极318的形状中心(甚至是第二电极320的形状中心)重叠，借以影响彩色滤光片340与第一电极318对液晶分子307排列的影响。而于本发明另一实施例中，像素区308也可具有不只一个的彩色滤光片340，例如，具有两个彩色滤光片340，两者的厚度极值位置346分别对应第一电极318与第二电极320的形状中心，这样的情况下，彩色滤光片340对液晶分子307产生沿箭头G的倾倒方向与第一电极318对液晶分子307所产生沿箭头F的倾倒方向实质上相同，因此不会产生液晶向错的问题。也就是说，不论像素区中电极图案的数量且其设置位置为何，只要将彩色滤光片的厚度极值位置对应在各液晶分子倾倒方向的中心(于本实施例中，此倾倒方向中心即电极图案的形状中心)，就可以使得两者对于液晶分子排列方向的实质上相同，进而避免向错的产生。

综上所述，本发明考虑到彩色滤光片的曲面对于液晶分子倾倒方向的影响，因此当通入预定电压于各像素电极时，该第一电极上方的各该液晶分子的倾倒方向会延伸交会于一中心，且该厚度极值位置在一垂直投影方向与该中心实质上重叠，可使得彩色滤光片曲面对于液晶分子的排列影响降到最低，故能有效防止液晶分子向错的情况发生，可有效提升液晶显示面板的显示品质。于本发明中，以将彩色滤光片的厚度极值位置与第一电极的形状中心重叠为范例，可使得彩色滤光片曲面对于液晶分子的排列影响降到最低，故能有效防止液晶分子向错的情况发生，可有效提升液晶显示面板的显示品质。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种液晶显示面板，包含：

一第一基板以及一第二基板，其中该第一基板与该第二基板相对设置；

一液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间，且该液晶层具有多个液晶分子；

多个像素区，设置于该第一基板与该第二基板上，其中各所述像素区至少包含一主像素区以及一次像素区；

多个像素电极，设置于该第一基板上且分别对应设置于所述多个像素区内，其中各所述像素电极包含：

一第一电极设置于该主像素区内；以及

一第二电极设置于该次像素区内，该第一电极与该第二电极电性绝缘；以及

多个彩色滤光片，设置于该第一基板与该第二基板之间，且各所述彩色滤光片分别对应于各所述像素区，其中各所述彩色滤光片具有一曲面面对该液晶层，各所述彩色滤光片具有一厚度极值位置，当通入预定电压于各像素电极时，该第一电极上方的各所述液晶分子的倾倒方向会延伸交会于一中心，且该厚度极值位置在一垂直投影方向与该中心实质上重叠。

2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该第一电极包含：

至少两个第一主干电极，所述两个第一主干电极的图案将该主像素区划分为多个区域，其中该第一电极的一形状中心位于所述两个第一主干电极的图案的一交叉处；以及

多个第一分支电极，各所述第一分支电极的一端连接所述第一主干电极的图案且另一端远离所述第一主干电极的图案，位于同一区域中的所述多个第一分支电极彼此平行且朝同一方向延伸。

3.如权利要求2所述的液晶显示面板，其中所述主像素区至少划分为四个区域。

4.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该次像素区包含一第一次像素区以及一第二次像素区，且该主像素区位于该第一次像素区以及该第二次像素区之间。

5.如权利要求4所述的液晶显示面板，其中该第二电极包含：

至少两个第二主干电极，设置于该第一次像素区中，且将该第一次像素区中划分为多个区域；

多个第二分支电极，设置于该第一次像素区，各所述第二分支电极的一端连接所述第二主干电极的图案且另一端远离所述第二主干电极的图案，位于同一区域中的所述多个第二分支电极彼此平行且朝同一方向延伸；

至少两个第三主干电极，设置于该第二次像素区中，且将所述第二次像素区中划分为多个区域；

多个第三分支电极，设置于该第二次像素区，各所述第三分支电极的一端连接所述第三主干电极的图案且另一端远离所述第三主干电极的图案，位于同一区域中的所述多个第三分支电极彼此平行且朝同一方向延伸；以及

至少一连接线，电性连接所述第二主干电极与所述第三主干电极。

6.如权利要求5所述的液晶显示面板，其中该第一次像素区划分为至少两个区域，该第二次像素区划分为至少两个区域。

7.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述多个彩色滤光片设置于该第二基板与该液晶层之间。

8.如权利要求7所述的液晶显示面板，其中各所述彩色滤光片的该曲面为一凸面，且各所述彩色滤光片的该厚度极值位置为一厚度极大值位置。

9.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述多个彩色滤光片设置于所述多个像素电极与该液晶层之间。

10.如权利要求9所述的液晶显示面板，其中各所述彩色滤光片的该曲面为一凹面，且各所述彩色滤光片的该厚度极值位置为一厚度极小值位置。

11.如权利要求8所述的液晶显示面板，还包含多个黑色矩阵图案形成于第二基板上，且各所述黑色矩阵图案对应于并环绕于各所述像素区的边缘，其中，各彩色滤光片位于各所述黑色矩阵图案中。

12.如权利要求10所述的液晶显示面板，还包含多个黑色矩阵图案形成于第一基板上，且各所述黑色矩阵图案对应于并环绕于各所述像素区的边缘，其中，各彩色滤光片位于各所述黑色矩阵图案中。

13.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该中心实质上对应于该第一电极的一形状中心。

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