CN1564074A - 具有超高开口率的多重分域垂直配向象素阵列 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有超高开口率的多重分域垂直配向象素阵列，所述象素阵列具有复数个阵列分布的象素单元，每一个象素单元并具有多重分域图案，其中位于同一列中任两个相邻的象素单元所具有的多重分域图案，是呈现左右对称的分布。本发明有效地避免由于相邻象素电极密集所导致液晶分子排列错乱的情形，使液晶分子的排列方向更加一致，防止液晶屏幕上暗线发生。

Description

具有超高开口率的多重分域垂直配向象素阵列

技术领域

本发明与液晶显示器(TFT-LCD)中的象素结构(pixel)有关，特别是关于一种具有超高开口率(Ultra High Aperture rate；UHA)的多重分域垂直配向(MVA)象素结构。

背景技术

随着薄膜晶体管制作技术的快速进步，具备了轻薄、省电、无幅射线等优点的液晶显示器，大量的应用于计算器、个人数字助理器(PDA)、手表、笔记型计算机、数字相机、液晶显示器、移动电话等各式电子产品中。再加上业界积极的投入研发以及采用大型化的生产设备，使液晶显示器的生产成本不断下降，更令液晶显示器的需求量大增。为了进一步的扩展液晶显示器的应用领域与品质，当前液晶显示器的研究重点，主要集中在如何增广视角以及缩短屏幕的反应时间。

为了达成上述要求，现今的液晶显示器往往采用多重分域垂直配向(multi-domain vertical alignment；MVA)的设计。借着在制作显示器的过程中，于象素电极上形成配向控制用的凸块或开口，能使液晶分子在未施加电压的情况下，便沿着凸块或开口的形状，呈现稍微倾斜的状态。如此一来，一旦对象素电极施以电压时，液晶分子在电场的驱迫下，会迅速的由略微倾斜的状态朝预定的方向倾倒，而大幅缩短屏幕反应时间，并且达成增广视角、提高透光率与影像对比值的效果。

请参照图1与图2，分别显示了位于象素阵列(matrix)同一列中两个相邻的象素电极1其俯视与截面情形。在每一个象素电极1的右下角，皆具有一薄膜晶体管10，用来控制此象素电极1的电压大小。一栅极线11，横列通过象素电极1下缘，用来传送扫瞄信号，以导通/关闭同一列的所有薄膜晶体管10。至于，在两个象素电极1之间的空隙D中，则用来设置直向沿伸的数据线(图中未显示)，当薄膜晶体管10导通时，可经由数据线传送数据电压至象素电极1，而驱动液晶层显像。一辅助电容12，横列贯穿每一个象素电极1的中央，可储存数据电压，以便在薄膜晶体管10关闭时，协助象素电极1维持在一定的电压位准。此外，如同上述，为了产生多重分域的效果，在每一个彩色滤光片24上并制作了凸块(protrusion)13并且在象素电极1上会制作狭缝开口(slit)14，使液晶分子231，能沿着凸块或狭缝的形状倾斜，造成多重分域(Multi-Domain)的效果。

请参照图2，此图显示了沿着图1中a-a’线段的截面情形。如图中所示，两个相邻的象素电极1是制作于下玻璃基板20与介电层21上方的左、右两侧，且其间具有宽度大约为18微米的空隙D。在空隙D内的介电层21下方，并制作了宽度大约为4微米的数据线22。至于，在象素电极1的上方，则依序为液晶层23、彩色滤光片24、以及上玻璃基板25。对照至图1中的情形，在左侧的彩色滤光片24上会具有凸块13，右侧的象素电极则具有狭缝开口14，以便让液晶层23中的液晶分子231能顺着象素电极1的表面形状倾斜。

值得注意的是，为了增加液晶显示器的开口率，现今的液晶显示器在制作象素阵列时，往往会使象素电极排列得更为密集，而使相邻的象素电极间的空隙变得更为狭小。但如此一来，经常会使位于象素电极边缘处的液晶分子，呈现纷乱错置的倾斜(disclination line)情形，而导致暗线的产生。

例如，请参照图3，在提高开口率的考量下，相邻象素电极1间的空隙d，仅具有约4微米的宽度(大约与数据线22宽度相等)。在空隙d过于狭窄的情形下，位于象素电极1相邻位置的液晶分子，会受到凸块13与狭缝开口14的影响，而呈现如图4区域b所示纷乱错置的情况。特别是，当相邻的象素电极1彼此过于接近时，施加于两个象素电极1的数据信号电压差，会产生一横向电场，使此区域的液晶分子倾斜排列更加错乱，而容易造成液晶屏幕上暗线的发生。

发明内容

本发明的目的在提供一种防止屏幕上发生暗线的液晶显示器。

本发明的另一目的在提供一种象素阵列结构，其中相邻象素单元具有彼此对称的多重分域图案，使液晶分子的排列方向更加一致。

本发明揭露了一种液晶显示器，具有一下玻璃基板以及一上玻璃基板，并且在上、下玻璃基板间具有一液晶层，液晶显示器至少包含下列元件：一共用电极，形成于上玻璃基板下表面。复数个象素电极，阵列分布于下玻璃基板上表面，其中每一个象素电极和共用电极上具有用来制造多重分域效果的凸起与狭缝开口，且同一列中任两个相邻的象素电极所具有的凸起与狭缝开口图案，是呈现左、右对称的分布。

本发明的效果是：有效的避免由于相邻象素电极密集所导致液晶分子排列错乱的情形，使液晶分子的排列方向更加一致，防止液晶屏幕上暗线发生。

附图说明

图1显示传统技术中多重分域型液晶显示器中位于象素阵列同一列中两个相邻的象素电极；

图2显示传统技术中多重分域型液晶显示器的截面结构与液晶分子配向情形；

图3显示传统技术中多重分域型液晶显示器的截面结构，其中相邻象素电极排列更为密集；

图4显示传统技术中液晶分子受到象素电极过于靠近的影响，而导致排列方向纷乱不一致；

图5显示本发明在相邻象素电极上制作对称的多重分域图案的情形；

图6显示本发明中液晶显示器的截面结构与液晶分子配向情形；

图7显示本发明中液晶分子的排列方向。

符号说明：

象素电极～1

薄膜晶体管～10

栅极线～11

空隙～D

辅助电容～12

凸块～13

狭缝开口～14

下玻璃基板～20

介电层～21

数据线～22

液晶层～23

液晶分子～231

彩色滤光片～24

上玻璃基板～25

空隙～d

象素电极～5

薄膜晶体管～50

栅极线～51

辅助电容～52

凸起～53

狭缝开口～54

凸起～55

下玻璃基板～60

介电层～61

空隙～w

数据线～62

液晶层～63

液晶分子～631

彩色滤光片～64

上玻璃基板～65

共用电极～66

具体实施方式

本发明提供一种制作于液晶显示器中的象素阵列。其中，对每一个象素单元而言，可在其上、下电极(即共用电极、象素电极)表面制造凸起与狭缝开口图案，用来产生多重分域的效果。当相邻象素电极排列密集时，使同一列中任两个相邻的象素单元所具有的凸起与狭缝开口图案，是呈现左右对称的分布。有关本发明的详细描述如下所示。

请参照图5与图6，分别显示了本发明所提供象素阵列(pixel matrix)中，位于同一列中两个相邻的象素电极5其俯视与截面情形。如同前述，象素阵列是制作于液晶显示器的显示面板上，其包括了复数个阵列状分布的象素单元。每一个象素单元的结构，由上而下包括了一共用电极66、一液晶层63、以及一象素电极5。此处的图5，即显示了两个相邻的象素电极5。

为了产生多重分域的效果，在每一个象素电极5与共用电极66的表面上，往往会分别设置凸起53或是狭缝开口54的图案。要特别强调的是，为了使两个相邻的象素单元其邻接处的液晶分子，能具有对称一致的排列方向，本发明中是使同一列中两相邻象素单元中的多重分域图案，呈现左右对称的分布。

一般而言，由于用来产生多重分域效果的凸起或狭缝开口图案，可视需要分别制作于象素单元的象素电极(pixe1 electrode)与共用电极(common electrode)表面上，因此在本发明中，对同一列中两相邻的象素单元来说，不论其象素电极、或是共同电极上的图案皆会呈现彼此对称的情况。

为了方便说明，此处是以象素单元中的象素电极5为例，但在实际应用中，亦可将凸起或凹陷的图案制作于共用电极表面上，来产生所需的多重分域效果。此时，制作于相邻象素单元其共用电极表面的多重分域图案，亦会呈现左、右对称分布的情形。

以图5中的象素电极5为例，在每一个象素电极5的右下角，具有一薄膜晶体管50，用来传送数据电压至此象素电极5。一栅极线51，横列通过象素电极5下缘，用来传送扫瞄信号，以导通/关闭同一列的所有薄膜晶体管50。并且，如同上述，在两个象素电极5之间的空隙，是用来设置直向沿伸的数据线(图中未显示)，当薄膜晶体管50导通时，可经由数据线传送数据电压至象素电极5，而驱动液晶层显像。一辅助电容52，横列贯穿每一个象素电极5中央，可储存数据电压，以便在薄膜晶体管50关闭时，协助象素电极5维持在一定的电压位准。

如图5所示，在相邻象素电极5间空隙中央上方相对应的共用电极下表面(此图中未显示)处，设置了一凸起55。此凸起55是为一长条状结构，且是沿着空隙的方向分布沿伸。每一个象素电极5上并分别制作了两个长条状的狭缝开口54，并且在彩色滤光片64下侧制作两个长条状的凸起53。两条狭缝开口54是分别由凸起55的两端，朝着象素电极5的中间位置沿伸，并交会于象素电极5中央处。如图中所示，每一个象素电极5上的两条狭缝开口54，是以大约45度的角度，沿伸交会于象素电极5中央处的辅助电容52。至于制作在彩色滤光片64下方的凸起55，如图中所示，是形成于共用电极66的下表面，分别与狭缝开口54平行，且分布延伸于狭缝开口54的外侧。如图中所示，凸起55是由象素电极5侧边的边角向内沿伸，横跨整个象素电极5，而与栅极线51夹角约45度。

由于左、右两个象素电极5上方的多重分域图案完全对称，因此，如图5中所示，相邻象素电极5上的狭缝开口54，正好会构成一个正方形，而环绕于凸起55周围。至于平行于狭缝开口54的凸起53，亦概略构成一正方形，而正好环绕于狭缝开口54外侧。

请参照图6，此图显示了沿着图5中b-b’线段的截面情形。如图中所示，两个相邻的象素电极5是制作于下玻璃基板60与介电层61上方的左、右两侧，且其间具有空隙w。为了增加液晶显示器的开口率，相邻象素电极5会排列得更为密集，使空隙w变得更为狭小，而具有大约1～16微米的尺寸。在空隙w内的介电层61下方，并制作了宽度大约为4微米的数据线62。至于，在象素电极5的上方，则依序为液晶层63、共用电极66、彩色滤光片64、以及上玻璃基板65。由于左、右象素电极5上方的凸起53与狭缝开口54彼此对称，是以对照至图5中的情形，在左侧的象素电极5上会具有凸起53，并且在右侧象素电极5对应的位置上，亦具有凸起53，让液晶层63中的液晶分子631能顺着象素电极5的表面倾斜。

尽管空隙w由习知的18微米缩窄至1～16微米，但由于相邻象素电极5上的凸起53与狭缝开口54彼此完全对称，因此位于象素电极5相邻位置的液晶分子，会具有相当一致的排列方向。请参照图7，此图显示了液晶分子的倾斜排列方向。由图中可清楚看出，由于本发明的设计中，是在相邻象素电极5之间的空隙w，设置一长条状凸起55，并且使左、右两侧象素电极5上的多重分域图案呈现对称分布的情形，是以液晶分子的排列方向将取得一致。如此一来，习知技术中，由于相邻象素电极密集所导致液晶分子排列错乱的情形，将可有效的避免，并达到防止液晶屏幕上暗线发生的目的。

此外，要特别指出的是，如同前述，多重分域图案可视需要制作在象素单元的共用电极或是象素电极上、或是同时制作在共用电极与象素电极上。以前述图5为例，是以象素电极上的凸起与狭缝开口构成多重分域图案，在维持液晶分子倾斜方向不变的前提下，亦可将象素电极5上的狭缝开口图案54，改成制作成凸起图案。如此一来，整个液晶分子的排列方向，仍然会与图7所示相同。

Claims (17)

1.一种制作于液晶显示器中的象素阵列，其特征在于所述象素阵列具有复数个阵列分布的象素单元，每一个该象素单元并具有多重分域图案，其中位于同一列中任两个相邻的该象素单元所具有的多重分域图案，是呈现左右对称的分布。

2.根据权利要求1所述的象素阵列，其特征在于：上述该象素单元具有一上电极与一下电极，且该多重分域图案是制作于该下电极表面。

3.根据权利要求2所述的象素阵列，其特征在于：上述多重分域图案包括了形成于该下电极表面的凸起与狭缝开口。

4.根据权利要求1所述的象素阵列，其特征在于：上述该象素单元具有一上电极与一下电极，且该多重分域图案是分别制作于该上电极与该下电极表面。

5.根据权利要求4所述的象素阵列，其特征在于：上述多重分域图案包括了形成于该上电极与该下电极表面的凸起与狭缝开口。

6.根据权利要求1所述的象素阵列，其特征在于：上述两相邻的该象素电极间具有宽度为1～16微米的空隙。

7.一种液晶显示器，具有一下玻璃基板以及一上玻璃基板，并且在该上、下玻璃基板间具有一液晶层，其特征在于该液晶显示器至少包含：

一共用电极，形成于该上玻璃基板下表面；

复数个象素电极，阵列分布于该下玻璃基板上表面，其中每一个该象素电极具有用来制造多重分域效果的凸起与狭缝开口，且同一列中任两个相邻的该象素电极所具有的凸起与狭缝开口图案，是呈现左、右对称的分布。

8.根据权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于：上述两相邻的该象素电极间具有宽度为1～16微米的空隙。

9.一种制作于液晶显示器中的象素电极，其特征在于所述象素电极是阵列分布于该液晶显示器的玻璃基板上，每一个该象素电极上具有多重分域图案，其中位于同一列中任两个相邻的该象素电极所具有的该多重分域图案，是呈现左右对称的分布。

10.根据权利要求9所述的象素电极，其特征在于：上述多重分域图案包括了形成于该象素电极表面的凸起与狭缝开口。

11.根据权利要求9所述的象素电极，其特征在于：上述两相邻的该象素电极间具有宽度为1～16微米的空隙。

12.一种液晶显示器中的象素阵列，其特征在于所述象素阵列包括了复数个阵列分布的象素单元，每一个该象素单元具有一共用电极、一液晶层与一象素电极，并且在该共用电极与该象素电极上具有用来产生多重分域效果的图案，其中位于同一列中两相邻的该象素单元所具有的该图案，是呈现左右对称的分布。

13.根据权利要求12所述的象素阵列，其特征在于：上述图案包括了形成于该象素电极表面的凸起与狭缝开口。

14.根据权利要求13所述的象素阵列，其特征在于：上述两相邻象素电极表面的该凸起与该狭缝开口，是呈现左、右对称的分布。

15.根据权利要求12所述的象素阵列，其特征在于：上述图案包括了形成于该共用电极表面的凸起与狭缝开口。

16.根据权利要求15所述的象素阵列，其特征在于：对应于上述两相邻象素电极的共用电极表面凸起与狭缝开口，是呈现左、右对称的分布。

17.根据权利要求12所述的象素阵列，其特征在于：上述两相邻的该象素电极间具有宽度为1～16微米的空隙。

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