CN103364999A - 共面转换式液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共面转换式(In Plane Switching，IPS)液晶显示装置，包含两个相对设置的第一基板与第二基板；一液晶层，设在第一基板与第二基板之间；多个第一像素电极与第一共同电极，交替设置在第一基板上；以及多个第二共同电极，设置在第二基板上，并与第一基板上的各第一共同电极对应设置。

Description

共面转换式液晶显示装置
技术领域
本发明关于一种液晶显示装置，特别是关于一种共面转换式(In Plane Switching，IPS)液晶显示装置。 
背景技术
在平面显示技术中，液晶显示装置(LCD)较之传统的阴极射线管(CRT)而言，其消耗的电能更少，且更容易达成厚度变薄和显示面积增大的诉求，故已取代了传统的CRT屏幕成为显示装置的主流。一般而言，液晶显示装置是透过施加电场来改变其内部液晶分子的排列型态，由于液晶分子具有液体流动性以及晶体光学等特性，故通过该些液晶分子的光会具有吾人所欲的光学向异性，进而达成影像显示的效果。根据液晶特性及液晶图案的不同，液晶显示装置可以概分为扭转向列型(Twisted Nematic，TN)、光学补偿多折射式(optically Compensated Birefringence，OCB)、共面转换式(In Plane Switching，IPS)、以及多域垂直配向式(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)等技术类性，各种技术类性的液晶显示装置都有其优劣所在。 
在上述各种液晶显示技术中，共面转换式液晶显示装置由于具有良好的显示性能，故被广泛地应用在桌上型计算机及笔记型计算机的显示装置中。共面转换式液晶显示装置与一般的扭转向列型液晶显示装置的不同之处在于：共面转换式液晶显示装置的共同电极与像素电极是设置在同一片玻璃基板上，其利用共同电极与像素电极之间产生的横向电场使得液晶分子在同一平面内转动。如此，通过这类液晶分子的光较无特定方向性，故在不同的视角下，肉眼看到的光线及颜色较不会有色偏或灰阶反转的情形产生，是其优点所在。 
请参照图1，其为公知技术中一共面转换式液晶显示装置的横断面示意图，其中表示出一般共面转换式液晶显示装置的基本组件与结构态样。如图 1所示，一共面转换式液晶显示装置100包括一第一基板101、一第二基板102、及一设在第一基板101与第二基板102之间的液晶层103。液晶层103中含有呈水平排列的液晶分子104，其在电场作用下会呈现特定的转动或排列型态。第一基板101的外表面上设置有一下偏光板105，而第一基板101的内表面上则形成有多个共同电极106与多个像素电极107，各共同电极106与各像素电极107沿着平行第一基板101的内表面的一方向交替排列设置。由于设在相同的平面上，共同电极106与像素电极107之间会产生水平的横向电场，使得上方液晶层103中的液晶分子会在水平面方向上转动。共同电极106与像素电极107群组的两侧会设有数据线(未示于图中)，其界定出一像素区域单元。一下配向膜108覆盖在共同电极106与像素电极107上并与液晶层103接触。相对于第一基板101，第二基板102的外表面上设置有一上偏光板109，而其内表面上则依次设置有一彩色滤光片110及一上配向膜111。 
如图1所示，由于共面式转换液晶显示装置100的像素电极及共同电极都设在同一基板上，并非如其它液晶模式的像素电极及共同电极是分设在上下两基板的表面上，故离像素电极及共同电极较远的液晶分子所获得的转动动力较小，进而使其响应时间较慢。再者，各共同电极之中央所产生的电场较小，因此其上方的液晶分子也获得较小的转动动力，不仅响应时间较慢，还减少了透光率。所以，如何提高透光率和反应速率仍是目前共面式转换液晶显示技术的重要课题。 
发明内容
有鉴于此，本发明的目的即在于提供一种具有较佳透光率和反应速率的共面式转换液晶显示装置。 
根据本发明一态样，其中提供了一种共面转换式(In Plane Switching，IPS)液晶显示装置，其特征在于包含两相对设置的第一基板与第二基板、一设在第一基板与第二基板之间液晶层、多个交替设置在第一基板上的第一像素电极与第一共同电极、以及多个形成在第二基板上并与第一基板上的各第一共同电极对应设置的第二共同电极。 
根据本发明另一态样，其中提供了一种共面转换式液晶显示装置，其特 征在于包含两相对设置的第一基板与第二基板、一设在第一基板与第二基板之间液晶层、多个交替设置在第一基板上的第一像素电极与第一共同电极、以及多个交替设置在第二基板上的第二共同电极及第二像素电极，其分别与第一基板上的第一共同电极及第一像素电极对应设置。 
本发明的这类目的与其它目的将可在阅者读过下文中以多种图示与绘图来描述的优选实施例的细节说明后变得更为显见。 
附图说明
本说明书内含附图构成了本说明书的一部分，俾使阅者能够对本发明实施例有进一步的了解。该些图示描绘了本发明一些实施例并连同本文描述一起说明了其原理。在这些图示中： 
图1为公知技术中一共面转换式液晶显示装置的横断面示意图； 
图2为本发明第一优选实施例中一共面转换式液晶显示装置的横断面示意图； 
图3为本发明第二优选实施例中一共面转换式液晶显示装置的横断面示意图； 
图4表示出公知技术中共面转换式液晶显示装置的共同电极与像素电极的位置与透光率关系示意图 
图5表示出本发明第一优选实施例中共面转换式液晶显示装置的共同电极与像素电极的位置与透光率关系示意图 
图6表示出本发明第二优选实施例中共面转换式液晶显示装置的共同电极与像素电极的位置与透光率关系示意图 
须注意本说明书中的所有图示皆为图例性质。为了清楚与方便图标说明之故，图标中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。图中相同的参考符号一般而言会用来标示修改后或不同的实施例中对应或类似的特征。 
其中，附图标记说明如下： 
100    共面转换式液晶显      201    第一基板 
       示装置 
101    第一基板              202    第二基板 
102    第二基板              203    液晶层 
103    液晶层                204    液晶分子 
104    液晶分子              205    第一偏光板 
105    第一偏光板            206    第一共同电极 
106    共同电极              207    第一像素电极 
107    像素电极              208    第一配向膜 
108    第一配向膜            209    第二偏光板 
109    第二偏光板            210    彩色滤光片 
110    彩色滤光片            211    第二配向膜 
111    第二配向膜            212    第二共同电极 
200    共面转换式液晶显      213    第二像素电极 
       示装置 
具体实施方式
下文说明中将会提出许多特定的细节特征俾使阅者能对本发明有通盘性的了解，为了避免模糊本发明的焦点，本文中将不会详细揭露一些已公知的组件或结构设置。 
同样地，说明书中所表示本发明装置实施例的诸多图示都为概图性质，其并未按照实际比例绘制。在特殊情况下，其中的某些组件或部位的尺寸为清楚呈现之故将会予以夸示。再者，为清楚及简单的说明或描述之故，在文中所揭露诸多具有某些共同特征的实施例中，相同或相似的特征一般会以相同的组件符号来描述。 
首先请参照图2，其表示出本发明第一优选实施例中一共面转换式(In Plane Switching，IPS)液晶显示装置的横断面示意图。如图2所示，一共面转换式液晶显示装置200包含一第一基板201、一与第一基板201相对设置的 第二基板202、以及一设在第一基板201与第二基板202之间的液晶层203。第一基板201与一第二基板202是透明材质，如玻璃基板，其可让来自背光源的光线透入与透出。液晶层203设在第一基板201与第二基板202之间，且包括多个液晶分子204。液晶分子204在电场的作用下会呈现特定的扭转或排列型态，如从原本的与基板水平排列转变成与基板垂直排列，或是在基板的水平面方向上转动。 
第一基板201的第二表面上设置有一第一偏光板205，其功能在于将背光模组(未示于图中)发出的光偏极化。此偏极化的光线之后会经过液晶分子204扭转后的液晶层203，如此即可控制光线通过的量，藉以达成控制LCD画面明暗的目的。第一基板201的第一表面上形成有多条第一共同电极(common electrode)206与第一像素电极(pixel electrode)207，第一共同电极(common electrode)206与第一像素电极在第一基板201上呈交替排列设置。第一共同电极206与第一像素电极207两侧设有数据线(未示于图中)。第一像素电极207会透过薄膜晶体管电性连接到一数据线，所述薄膜晶体管并会透过一栅极线(gate line，未示于图中)来控制其开关，进而控制像素驱动信号到像素电极的传输。第一共同电极206则会电性连接到一共用线(common line，未示于图中)，并经由所述共用线来与一共同电压端(Vcom)电性连接。须注意上述背光模组、数据线、栅极线、共用线等部件并非是本发明的重点所在，因此不再进一步详述其结构。 
由于设在相同的平面上，第一共同电极206与第一像素电极207之间会产生水平的横向电场，使得上方液晶层203中的液晶分子204沿着基板水平面方向的转动。藉由控制横向电场的大小，便可控制液晶分子204在液晶层203中的水平转动幅度，进而控制所透过偏极化光的明暗程度。由于偏极化后的入射光的极化方向会与转动后的液晶光轴会呈一特定夹角，故入射光会产生相位延迟(Phase Retardation)改变了偏振型能。 
一第一配向膜208全面地形成于第一基板201的第一表面上，并覆盖第一共同电极206与第一像素电极207，并与液晶层203接触。第一配向膜208可决定液晶层203中液晶分子204的原始配向排列，如对本发明共面转换式的液晶显示装置而言，液晶分子204被配向成与第一基板201及第二基板202呈水平排列。 
须注意在其它实施例态样中，第一共同电极206与第一像素电极207亦可能不是设置在相同的平面上。举例言之，第一基板201上可同时具有多层的结构，如相叠的一钝化层与一绝缘层(未示于图中)，而非单一层结构。第一共同电极206可设置在第一基板201上并为所述钝化层所覆盖，第一像素电极207可设置在所述钝化层上并为第一配向膜208所覆盖。 
另一方面，如图2所示，第二基板202的第二表面上设置有一第二偏光板209。一彩色滤光片210设置在第二基板202的第一表面，彩色滤光片210具有不同颜色的像素单元，如红(R)、绿(G)、蓝(B)，可将通过液晶层203、具有不同明暗程度的偏极化光的部分波长滤除，呈现出所欲的颜色与亮暗。 
彩色滤光片210的第一表面上形成有多条第二共同电极212，其与第一基板201上的第一共同电极206呈对应设置。有别于公知技术中共面转换式液晶显示装置的第二基板上不会设置任何电极，本发明在第二基板202上设置第二共同电极212的作法，可在第二基板202的第一表面产生额外电场，使得液晶层203中较靠近上方第二基板202的液晶分子204能获得更多的水平转动力，因而能改善了光在液晶层203中的透光率，并有效降低整体共面转换式液晶显示装置200所需的驱动电压和与所能达到的反应时间。 
第二共同电极212上还覆盖有一上配向膜211，其与液晶层203接触。如上所述，第二配向膜211与第一配向膜208可决定液晶层203中液晶分子204的原始配向排列，如对本发明共面转换式的液晶显示装置而言，液晶分子204皆被配向成与第一基板201及第二基板202呈水平排列。 
接着请参照图3，其表示出根据本发明第二优选实施例中一共面转换式液晶显示装置的横断面示意图。如图3所示，本案图3实施例结构与图2实施例结构的差别之处在于图3实施例中的第二基板202的第一表面上更设置有多条第二像素电极213。第二基板202上的第二像素电极213与第一基板201上的第一像素电极207对应设置，并与第二共同电极212交替设置。此种作法的好处在于第二基板202表面产生的水平横向电场与第一基板201表面相同，使得液晶层203中较靠近上方第二基板202的液晶分子204能获得与下方液晶分子相同的水平转动力，因而进一步地能改善了光在液晶层203中的透光率，并进一步地降低整体共面转换式液晶显示装置200所需的驱动电压和与所能达到的反应时间。 
现在请参照图4至图6，其分别表示出公知技术、本发明第一优选实施例、及本发明第二优选实施例中共面转换式液晶显示装置的共同电极与像素电极的位置与透光率关系示意图。如图4所示，对于一般共面转换式液晶显示装置而言，由于第一基板侧的共同电极106与像素电极107呈交替设置，水平电场仅是形成在共同电极106与像素电极107之间，故位于共同电极106或像素电极107垂直方向上的位置所受到的电场影响最小。故此，显示装置的整体透光率会具有如图中所示的沟槽状分布型态，其中共同电极与像素电极之间的位置具有较大的透光率，与共同电极或像素电极垂直的位置处则具有最小的透光率。此分布态样将造成使用者容易在显示装置上观察到暗纹。 
如图5所示，对于本发明第一优选实施例中的共面转换式液晶显示装置而言，由于第二基板上额外设置了第二共同电极212，故可以看到装置中央部位的透光率有明显的提升(如图中红色虚圈所示)，其装置整体的透光率从65.4％提升到68.1％。而如图6所示，就本发明第二优选实施例中的共面转换式液晶显示装置而言，由于第二基板上具有与第一基板相同的共同电极212及像素电极213交替设置，故可以看到在与共同电极212或像素电极213垂直的位置处的最小透光率较之第一优选实施例而言又有进一步的提升，其装置整体的透光率从65.4％提升到74.32％。 
从上述说明可以了解到，本发明藉由在原先未设置有电极的第二基板上设置电极的方式来形成额外电场，使得液晶层中的所有液晶分子能受到较大、较均匀的电场驱动，进而改善了显示装置的透光率和反应时间，同时也改善了暗纹现象。 
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种共面转换式液晶显示装置，其特征在于，包含：
一第一基板与一第二基板，彼此相对设置；
一液晶层，设在所述第一基板与所述第二基板之间；
多个第一像素电极，设置在所述第一基板的第一表面上；
多个第一共同电极，设置在所述第一基板的第一表面上，且各所述第一像素电极与各所述第一共同电极沿着一方向依序交替排列设置；以及
多个第二共同电极，设置在所述第二基板的第一表面上，并分别与各所述第一共同电极对应设置。
2.如权利要求1所述的共面转换式液晶显示装置，其特征在于，还包含多个第二像素电极，设置在所述第二基板的第一表面上，各所述第二像素电极分别与各所述第二共同电极沿着该方向依序交替排列设置，并与各所述第一像素电极对应设置。
3.如权利要求1所述的共面转换式液晶显示装置，其特征在于，还包含一第一偏光板及一第二偏光板，分别设在所述第一基板的第二表面上及所述第二基板的第二表面上。
4.如权利要求1所述的共面转换式液晶显示装置，其特征在于，还包含一彩色滤光片，设置在所述第二基板的第一表面上。
5.如权利要求1所述的共面转换式液晶显示装置，其特征在于，还包含一第一配向膜，设在所述第一基板的第一表面上，并覆盖所述第一共同电极与所述第一像素电极。
6.如权利要求2所述的共面转换式液晶显示装置，其特征在于，还包含一第二配向膜，分别设在所述第二基板的第一表面上，并覆盖在所述第二共同电极与所述第二像素电极上。
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