CN103901674B - 横向电场型液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一横向电场型液晶显示器，包含上面形成有多个第一电极与至少一个第二电极的第一基板，第二基板，和夹在两基板之间的一液晶层。每个第一电极包含有一列电极段，而且每相邻的第一电极和第二电极间有一最小距离小于该第一电极和第二电极间的一最大距离。每个第二电极是一条状电极，或者也包含有一列电极段。第一电极或第二电极的每一列电极段的电极，旋转一特定角度的V字形的电极，或者是包含有至少一个凸出部分和至少一个凹陷部分的电极。每一列电极段也可以是一正弦波状电极。第一电极和第二电极的走向，与液晶显示器中的数据线相平行或者形成一特定角度。

Description

横向电场型液晶显示器

技术领域

本发明涉及液晶显示器，尤其是有关横向电场型液晶显示器的电极结构。

背景技术

液晶分子的一特性是在不同的排列时，有不同的旋光向或不同的折射效果。液晶显示器利用这种特性，来控制光穿透率以产生影像。因为液晶分子的结构以及光特性的影响，扭转向列型液晶显示器具有良好的光穿透率，但是显示器的视角却非常狭小。

为了解决光穿透率和视角的问题，扭转垂直配向模式被用来提高穿透率以及增加视角。由于液晶分子被垂直配向，当液晶分子接受较低电压时，于斜视的方向观看显示器，会有灰阶反转的问题，从而产生斜视方向的颜色偏移，而使显示器无法显现正常的影像。

另一种解决该类问题的方法利用平面内开关(In-Plane Switching,IPS)技术，只在同一基板上形成两电极，使得电场几乎是平行于基板。与扭转向列型液晶显示器比较，平面内开关型液晶显示器具有较佳影像质量，改善视角的优点。

在传统的平面内开关型液晶显示器中，形成在同一基板的两电极通常是互相平行，因此驱动该类平面内开关型液晶显示器的临界电压较高，显示器的对比度也较差。如何形成较佳的电极结构，使临界电压降低和提高显示器的对比度，是目前设计生产液晶显示器中，非常迫切需求的一个目标。

发明内容

本发明提供一种有高对比度和广视角特性的横向电场型液晶显示器，该横向电场型液晶显示器包含有第一基板，第二基板，一液晶层，第一配向层和第二配向层。在第一基板上形成有多个第一电极和至少一个第二电极，分别用来作为液晶显示器的画素电极和共同电极。

根据本发明，所述多个第一电极和至少一个第二电极可以形成于基板上的同一层或不同层。每相邻的第一电极和第二电极间有着不恒定的距离。最好是第一电极和第二电极间的最大距离大于三倍的最小距离。

本发明提供几种不同的电极结构，使第一电极和第二电极间可以有着不恒定的距离。其中的一结构范例，每个第一电极包含有垂直的一列V字形的电极段，与液晶显示器的数据线同一走向。每个第二电极为条状电极，也与数据线同一走向。V字形的开口方向与数据线的走向互相垂直。

在本发明的另一结构范例中，每个第一电极包含有垂直的一列V字形的电极段，每两个相邻的第一电极的V字形电极段的V字形开口互相面对，所以每两个相邻的第一电极形成一镜射配置。本发明又另一结构范例中，每个第二电极也包含有垂直的一列V字形的电极段，每相邻的第一电极和第二电极的V字形电极段的V字形开口互相面对，所以每相邻的第一电极和第二电极形成一镜射配置。

根据本发明的其它范例，上述的每个第一电极和第二电极中的V字形电极段也可以用正弦波状电极来取代。而且第一电极和第二电极的走向可以是和液晶显示器的数据线的走向形成45度角而非互相平行。

在本发明的另一结构范例中，每个第一电极包含有一列的电极段，其中每个电极段都具有凸出和凹陷的部分。每个第二电极则为条状电极或者与第一电极的结构相同。第一电极和第二电极的走向，可以是和液晶显示器的数据线的走向互相平行或形成45度角。

本发明又有一结构范例中，其液晶显示器的数据线在中间点曲折而形成V字形的数据线，其V字形开口则面向左方。其中每个第一电极和第二电极各包含有一列V字形的电极段，一列具有凸出和凹陷部分的电极段，一条状电极，或者一正弦波状电极。而且每个第一电极和第二电极也都在中间点曲折，使它们的走向与液晶显示器的数据线相同。

根据以上所述，某些范例的结构中，每两个相邻的电极可形成一镜射配置，根据本发明，这些相邻的两个电极，也可以在位置的排列上有些位差，使它们不形成镜射配置。除此之外，第一电极和第二电极的走向也可以是与液晶显示器的数据线垂直，或者形成其它的角度，例如15～30度。

附图说明

图1显示本发明的横向电场型液晶显示器的结构的切面图；

图2显示根据本发明将第一电极和第二电极，形成在基板上不同的两层的横向电场型液晶显示器的结构的切面图；

图3A～图3C显示本发明中三个范例，其中形成在第一基板上的第一电极和第二电极的走向与液晶显示器的数据线相平行；

图4A～图4C显示本发明中另外三个范例，其中形成在第一基板上的第一电极和第二电极的走向与液晶显示器的数据线形成45度角；

图5A～图5D显示本发明中另外四个范例，其中形成在第一基板上的第一电极和第二电极为正弦波状电极；

图6A～图6B显示本发明中另外二个范例，其中形成在第一基板上的第一电极和第二电极与液晶显示器的数据线，都在中间点曲折而形成V字形；

图7A～图7D显示本发明中另外四个范例，其中形成在第一基板上的第一电极或第二电极包含一列具有凸出和凹陷部分的电极段；

图8A～图8B显示本发明中另外二个范例，其中形成在第一基板上的第一电极和第二电极与液晶显示器的数据线，都在中间点曲折而形成V字形；

图9A～图9D显示本发明中另外四个范例，其中形成在第一基板上的每相邻的第一电极和第二电极并不形成一镜射配置；

图10A～图10B显示本发明中另外二个范例，其中形成在第一基板上的第一电极和第二电极与液晶显示器的数据线，都在中间点曲折而形成V字形；以及

图11A～图11C显示本发明中另外三个范例，其中形成在第一基板上的第一电极和第二电极的走向，沿着一倒V字形的方向。

其中，附图标记说明如下：

101 第一基板

102 第二基板

103 液晶层

1011 第一电极

1012 第二电极

1013 第一配向层

1014 绝缘层

1023 第二配向层

3010、3020、3030、4010、4020、4030 数据线

3011、3021、3031、4011、4021、4031 第一电极

3012、3022、3032、4012、4022、4032 第二电极

5010、5020、6010、6020、7010、7020、7030、7040 数据线

5011、5021、6011、6021、7011、7021、7031、7041 第一电极

5012、5022、6012、6022、7012、7022、7032、7042 第二电极

8010、8020 数据线

8011、8021 第一电极

8012、8022 第二电极

具体实施方式

参照图1，本发明中的横向电场型液晶显示器包含有第一基板101，第二基板102，一液晶层103夹在第一基板101和第二基板102之间。在第一基板101上形成有多个第一电极1011和至少一个第二电极1012，分别可用来作为液晶显示器的画素电极和共同电极。

第一配向层1013配置在第一基板101和液晶层103之间，第二配向层1023则配置在第二基板102和液晶层103之间。虽然图1并未显示出，液晶显示器中的彩色滤光片和黑色矩阵(Black Matrix)，通常是形成在第二基板102下。

根据本发明,第一配向层1013和第二配向层1023可以为垂直排列配向层或水平排列配向层。液晶层103包含有正介电异方性的向列型(Nematic)液晶分子(△ε＝ε_//-ε_⊥>0)或者是由正介电异方性的向列型液晶分子与旋光性物质(Chiral dopant)所组成的液晶混合物。如果液晶显示器是采用水平排列配向层，液晶层103的成份也可以是负介电异方性的向列型液晶分子或者是负介电异方性的向列型液晶分子与旋光性物质所组成的液晶混合物。

在本发明中，该多个第一电极1011和第二电极1012交错配置，图1中所显示的第一电极1011和第二电极1012形成在第一基板101上的同一层，其中每个第一电极1011包含有一列V字形的电极段，曲线状的电极，或其它形状具有凸出和凹陷部分的电极。

每个第二电极1012包含有一条状电极，也可包含有一列V字形的电极段，曲线状的电极，或其它形状具有凸出和凹陷部分的电极。根据本发明，每相邻的第一电极1011和第二电极1012间有着不恒定的距离。以W1和W2分别代表相邻的第一电极1011和第二电极1012间最小和最大距离，最好是最大距离W2大于三倍的最小距离W1。

如图2所示，本发明的第一电极1011和第二电极1012也可形成在第一基板101上不同的两层，在形成第一电极1011于第一基板101上之后，一绝缘层1014即被形成在第一电极1011上，然后再将第二电极1012形成在绝缘层1014上。如果第一电极1011和第二电极1012是形成在第一基板101上的同一层，最小距离W1最好是控制于1微米到4微米之间。如果第一电极1011和第二电极1012是形成在第一基板101上不同的两层，最小距离W1则可以更小，最好是控制于0微米到3微米之间。

图3A到图3C显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的三个范例的俯视图。如图3A所示，每个第一电极3011包含有垂直方向的一列V字形的电极段，每个电极段的V字形开口面向水平方向。V字形开口的角度应该控制在90度到170度之间，最好是在140度到160度之间，每个第二电极3012为条状电极，与液晶显示器的数据线3010为同一走向。

在图3A中，所有的第一电极3011是以垂直方向为走向而互相平行，也就是说每一列垂直的V字形电极段相同而且互相平行的。在图3B中，第一电极3021则有不同的配置方式，其中每相邻的两个第一电极3021形成一镜射配置。图3B中的每个第二电极3022，也包含一与液晶显示器的数据线3020同一走向的条状电极，而此条状电极则位于两个第一电极3021所形成的镜射配置的中心线。

图3C的范例中的第一电极3031与图3A的第一电极3011有同样的结构，但是第二电极3032则不是条状电极，而是与第一电极3031一样的垂直方向的一列V字形的电极段。每相邻的第一电极3031和第二电极3032的V字形电极段的V字形开口互相面对，所以每相邻的第一电极3031和第二电极3032形成一镜射配置。该镜射配置的中心线则与液晶显示器的数据线3030互相平行。

图4A到图4C显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的另外三个范例的俯视图。如图4A所示，每个第一电极4011包含有与图3A的第一电极3011类似的一列V字形的电极段，然而第一电极4011的走向不是在垂直方向，而是与液晶显示器的数据线4010的走向形成45度角。每个第二电极4012也是条状电极，与液晶显示器的数据线4010的走向也是形成45度角。

同样的，图4B和图4C的范例中的电极结构也与图3B和图3C的电极结构类似，但是第一电极和第二电极的走向是与液晶显示器的数据线4020的走向形成45度角。图4B中的每个第二电极4022一条状电极，与液晶显示器的数据线4020走向形成45度角，每相邻的两个第一电极4021形成一镜射配置，而第二电极4022的条状电极则位于两个第一电极4021所形成的镜射配置的中心线。

图4C的范例中的每个第二电极4032包含与第一电极4031一样的一列V字形的电极段，其走向也是与液晶显示器的数据线4030的走向形成45度角。在此范例中，每相邻的第一电极4031和第二电极4032形成一镜射配置，而该镜射配置的中心线则与液晶显示器的数据线4030的走向形成45度角。

图5A到图5D显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的另外四种范例的俯视图。如图5A所示，每个第一电极5011包含一正弦波状电极，第一电极5011的走向是与液晶显示器的数据线5010的走向相同。每个第二电极5012也是条状电极，与液晶显示器的数据线5010的走向也是相同。

图5B的范例中的每个第一电极5021包含一正弦波状电极，第一电极5021的走向是与液晶显示器的数据线5020的走向相同。每个第二电极5022也是正弦波状电极，而走向也是相同。由图5B可以看出，每相邻的第一电极5021和第二电极5022形成一镜射配置。该镜射配置的中心线则与液晶显示器的数据线5020互相平行。图5C和图5D的电极结构与图5A和图5B类似，但是电极的走向是与液晶显示器的数据线的走向形成45度角而非相同走向。

图6A到图6B显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的另外两个范例的俯视图。如图6A所示，液晶显示器的数据线6010在中间点曲折而形成V字形的数据线，其V字形开口则面向左方，每个第一电极6011包含有与图3A的第一电极3011类似的一列V字形的电极段。然而第一电极6011也在中间点曲折，使其走向与数据线6010的走向相同。同样的，每个第二电极6012也是条状电极，并且也在中间点曲折，使其走向也与液晶显示器的数据线6010的走向相同。

如图6B所示，该范例中的液晶显示器的数据线6020也在中间点曲折而形成V字形的数据线，第一电极6021和第二电极6022与图3B的电极结构类似，然而第一电极6021和第二电极6022也在中间点曲折，使其走向也与液晶显示器的数据线6020的走向相同。

图7A到图7D显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的另外四种范例的俯视图。如图7A所示，每个第一电极7011包含一列具有凸出和凹陷部分的电极段，每个第二电极7012也是条状电极。液晶显示器的数据线7010是沿着垂直方向，第一电极7011和第二电极7012都是与液晶显示器的数据线7010走向相同。

图7B中的第一电极7021与图7A的第一电极7011相同，然而每个第二电极7022也包含一列具有凸出和凹陷部分的电极段。从图7B也可看出，每相邻的第一电极7021和第二电极7022形成一镜射配置。该镜射配置的中心线则与液晶显示器的数据线7020互相平行，因此第一电极7021和第二电极7022的走向也与液晶显示器的数据线7020同样是沿着垂直方向。

图7C中的第一电极7031和第二电极7032与图7A的电极结构类似，然而第一电极7031和第二电极7032的走向是与液晶显示器的数据线7030的走向形成45度角。同样的，图7D中的第一电极7041和第二电极7042与图7B的电极结构类似，然而第一电极7041和第二电极7042的走向是与液晶显示器的数据线7040的走向形成45度角。

图8A到图8B显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的另外两个范例的俯视图。如图8A所示，液晶显示器的数据线8010在中间点曲折而形成V字形的数据线，其V字形开口则面向左方，每个第一电极8011与图7A的第一电极7011类似，包含有一列凸出和凹陷部分的电极段。然而第一电极8011也在中间点曲折，使其走向与数据线8010的走向相同。同样的，每个第二电极8012也是条状电极，并且也在中间点曲折，使其走向也与液晶显示器的数据线8010的走向相同。

如图8B所示，该范例中的液晶显示器的数据线8020也在中间点曲折而形成V字形的数据线，第一电极8021和第二电极8022与图7B的电极结构类似，然而第一电极8021和第二电极8022也在中间点曲折，使其走向也与液晶显示器的数据线8020的走向相同。

图9A到图9D显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的另外四种范例的俯视图。图9A的第一电极和第二电极与图3B的电极结构类似，在此一范例中，第一电极和第二电极的走向都是沿着垂直方向，然而第一电极和第二电极在位置的排列上有些位差，所以每相邻的第一电极和第二电极不会形成一镜射配置。

同样的，图9B，图9C和图9D的第一电极和第二电极各别与图4C，图5B和图5D的电极结构类似，但是每相邻的第一电极和第二电极在位置的排列上有些位差，因此并不形成一镜射配置。

在图9B和图9D中，第一电极和第二电极的走向都是与垂直方向形成45度角，第二电极在位置的排列上与第一电极有些位差。在图9C中，第一电极和第二电极的走向都是沿着垂直方向，第二电极在位置的排列上与第一电极也有些位差。

图10A和图10B显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的另外两个范例的俯视图。图10A和图10B的第一电极和第二电极分别与图6B和图8B的电极结构类似，但是每相邻的第一电极和第二电极在位置的排列上有些位差，因此并不形成一镜射配置。值得一提的是，第一电极和第二电极的走向都是沿着一V字形开口向左的V字形方向。

图11A到图11C显示了根据本发明而设计的第一电极和第二电极的另外三个范例的俯视图。除了电极的走向以外，图11A到图11C的第一电极和第二电极与图3A到图3C和图4A到图4C的电极结构类似。在图3A到图3C中，电极的走向是在垂直方向，在图4A到图4C中，电极的走向是与垂直方向形成45度角，而在图11A到图11C中，电极的走向是沿着一倒V字形的方向。

在图11A中，每个第一电极包含有一列V字形的电极段，每个第二电极为条状电极。在图11B中，每个第一电极也包含有一列V字形的电极段，每个第二电极也为条状电极，但是其中每相邻的两个第一电极，在倒V字形的走向上，形成一镜射配置。在图11C中，每个第一电极和第二电极都包含有一列V字形的电极段，而且其中每相邻的第一电极和第二电极，也在倒V字形的走向上，形成一镜射配置。

在图3A到图3C的范例中，第一电极和第二电极的走向与液晶显示器的数据线相平行，在图4A到图4C的范例中，第一电极和第二电极的走向与液晶显示器的数据线形成45度角，而在图11A到图11C中，第一电极和第二电极的走向是沿着一倒V字形的方向。根据本发明，第一电极和第二电极的走向也可以沿着其它方向，譬如与液晶显示器的数据线形成15度到30度或90度角。

从以上的范例可以看出，本发明的原理将形成在横向电场型液晶显示器的第一基板上的第一电极和第二电极间的距离，设计成不是恒定的，有很多的设计变化，可以根据本发明的原理而制作。根据本发明的原理而设计的横向电场型液晶显示器，可以有较低的临界电压，所显示的影像也有较好的对比度。

虽然以上只藉由几个优选的实施范例来描述本发明，然而熟悉本技术领域的人，很明显的可以了解，仍有许多未描述的变通及修改，都在不偏离以下所定义的本发明的申请专利范围之内。

Claims (20)

1.一横向电场型液晶显示器，其特征在于，包括：

第一基板，该第一基板上形成有至少一个第一电极和至少一个第二电极交错配置，每个该第一电极在一延伸方向上包含有至少一个V字形的电极段；

第一配向层覆盖在上述至少一个第一电极和至少一个第二电极上；

第二基板；

第二配向层安置于上述第二基板之下；

一液晶层安置于上述第一配向层与第二配向层之间；

其中，上述至少一个第二电极是一直线条状电极，且该第二电极的走向与该延伸方向为同一走向，相邻的第一电极和第二电极间沿着该延伸方向有一最大距离，相邻的第一电极和第二电极间沿着该延伸方向有一最小距离，上述最大距离大于三倍的上述最小距离。

2.如权利要求1所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述至少一个第一电极和第二电极的走向是与上述的横向电场型液晶显示器中的一数据线相平行。

3.如权利要求1所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，该延伸方向与上述的横向电场型液晶显示器中的一数据线形成一特定角度。

4.如权利要求3所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度为45度角。

5.如权利要求3所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度介于15度和30度之间。

6.如权利要求3所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度为90度角。

7.一横向电场型液晶显示器，其特征在于，包括：

第一基板，该第一基板上形成有多个第一电极和至少一个第二电极交错配置，每个该第一电极在一延伸方向上包含有至少一个V字形的电极段，且每两个相邻的第一电极形成一镜射配置；

第一配向层覆盖在上述多个第一电极和至少一个第二电极上；

第二基板；

第二配向层安置于上述第二基板之下；

一液晶层安置于上述第一配向层与第二配向层之间；

其中，上述至少一个第二电极是一直线条状电极，且该第二电极的走向与该延伸方向为同一走向，每两个相邻的第一电极和第二电极间沿着该延伸方向有一最大距离，两个相邻的第一电极和第二电极间沿着该延伸方向有一最小距离，上述最大距离大于三倍的上述最小距离。

8.如权利要求7所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述多个第一电极和至少一个第二电极的走向是与上述的横向电场型液晶显示器中的一数据线相平行。

9.如权利要求7所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，该延伸方向与上述的横向电场型液晶显示器中的一数据线形成一特定角度。

10.如权利要求9所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度为45度角。

11.如权利要求9所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度介于15度和30度之间。

12.如权利要求9所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度为90度角。

13.一横向电场型液晶显示器，其特征在于，包括：

第一基板，该第一基板上形成有至少一个第一电极和至少一个第二电极交错配置，每个该第一电极在一延伸方向上包含有一列电极段；

第一配向层覆盖在上述至少一个第一电极和至少一个第二电极上；

第二基板；

第二配向层安置于上述第二基板之下；

一液晶层安置于上述第一配向层与第二配向层之间；

其中，上述至少一个第二电极是一直线条状电极，且该第二电极的走向与该延伸方向为同一走向，相邻的第一电极和第二电极间沿着该延伸方向有一不恒定距离，该不恒定距离以至少两次的周期性的变化，从一最小距离逐渐増加到一最大距离，上述最大距离大于三倍的上述最小距离。

14.如权利要求13所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述一列电极段的每个电极段，包含有至少一个凸出部分和至少一个凹陷部分。

15.如权利要求13所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述一列电极段的每个电极段，包含有至少二个V字形的电极段。

16.如权利要求13所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述至少一个第一电极和第二电极的走向是与上述的横向电场型液晶显示器中的一数据线相平行。

17.如权利要求13所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，该延伸方向与上述的横向电场型液晶显示器中的一数据线形成一特定角度。

18.如权利要求17所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度为45度角。

19.如权利要求17所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度介于15度和30度之间。

20.如权利要求17所述的横向电场型液晶显示器，其特征在于，上述的特定角度为90度角。