CN1908792A - 聚合物稳定配向的液晶面板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚合物稳定配向的液晶面板，具有多个单位像素，其中每一个单位像素具有彼此独立的一第一像素电极与一第二像素电极，第一像素电极与该第二像素电极的图案的分布方向，各自区隔为四个分域。并透过单位像素内的像素电极、晶体管、液晶电容及储存电容的配置与设计，使得单一单位像素具有更多个分域。

Description

聚合物稳定配向的液晶面板

技术领域

本发明涉及一种液晶面板，特别是涉及一种聚合物稳定配向液晶面板。

背景技术

随着显示科技的进步，与传统的CRT显示器相比，液晶显示器(liquidcrystal display，TFT-LCD)由于具有轻、薄、低辐射以及体积小而不占空间的优势，目前已经成为显示器市场的主力产品，同时大量的应用于计算器、个人数字助理(PDA)、笔记型计算机、数字相机、移动电话等各式电子产品中。

为因应液晶显示产品的快速发展，液晶面板厂商的竞争日增。业界积极的投入研发以及采用更先进的生产设备，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。

为了达成上述需求，液晶面板往往采用多重分域垂直配向(multi-domainvertical alignment；MVA)的设计。借着在制作液晶面板的过程中，在共享电极与像素电极上形成配向控制用的凸块或开口，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，当对像素电极施加电压时，液晶分子在电场的驱迫下，会迅速的由微略倾斜的状态，朝预定方向倾倒，而大幅缩短屏幕反应时间，并达成增广视角的效果。

由于多重分域垂直配向技术必须利用薄膜沉积工艺、光刻工艺以及蚀刻工艺等，来形成凸块或开口于共享电极或像素电极上，所以在工艺的复杂度与制造成本上都相对的提高了不少。此外，形成于基板的凸块常会遮蔽部分的光线，所以凸块会减少像素的开口率，进而降低液晶显示器的画面亮度。

为了改善应用多重分域垂直配向(MVA)技术的液晶面板所产生的问题，业界发展出利用一种应用聚合物稳定配向(polymer stabilized alignment；PSA)技术来制造液晶面板的设计。

液晶面板包括了一上基板、一液晶分子层、一下基板。液晶分子层形成于上基板与下基板之间。在液晶分子层与上基板之间设置一共享电极。

请参照图1，此图显示了现有聚合物稳定配向液晶面板中的像素结构，此像素结构主要形成于下基板表面。对每一个单位像素10而言，其主要组件包括了扫描线101、数据线102、薄膜晶体管103、储存电容104及像素电极105。在进行操作程序时，可藉由扫描线101输入一扫描信号，导通薄膜晶体管103，而使数据线102上的电压信号传送到像素电极105中。同时，由数据线102所输入的电压信号，会保留在储存电容104中，以便在影像数据供给空档中，仍可继续维持单位像素10在一定的灰阶位准。

如图中所显示，像素电极105的形状包含了多条彼此平行的长条形图案，这些长条型图案分别朝向四个方位角度沿伸(即图中的鱼骨状图案)。当此单位像素10作用时，在像素电极105与共享电极间产生的电场，会使液晶分子层内的液晶分子依据此电场而产生相对应的偏转。由于像素电极105形状的关系，液晶分子会分别朝向四个方位角度偏转，而形成四重分域的效果。

为了缩短液晶面板的反应时间，可在制作出上述像素电极105后，再使用聚合物稳定配向技术，让液晶分子具有固定的预倾角。其制作方式是在制作液晶面板的过程中，在液晶分子层多加入一种用于聚合物配向的单体，并施加电压信号至共享电极与像素电极105上，使得各液晶分子偏转到一预定方向，同时上述单体亦随着液晶分子的排列方向而排列。接着，利用一能量光(可为可见光或紫外光)或热聚合的方式，使上述单体聚合成高分子聚合物，并倾斜的形成于液晶面板中。

藉由此聚合物稳定配向技术，高分子聚合物可使液晶分子具有一预倾角，亦即液晶分子在未受电场驱动时，受到高分子聚合物的影响，而会倾斜的排列。因此，当液晶分子受到电场驱动时，液晶分子便可迅速地偏转到适当的方位，进而缩短液晶面板的反应时间。

另外，由于聚合物稳定配向(PSA)的液晶面板内不具有凸块与开口，与多重分域垂直配向(MVA)的液晶面板相比，不会有暗态漏光的问题，因此，可提供高对比、高亮度的液晶显示器。

目前聚合物稳定配向(PSA)的液晶面板中，像素电极105由ITO材料所构成，并藉由光刻工艺制作出鱼骨状的图案，可将单一像素分割成四个分域。尽管此种设计可大幅增进液晶面板的对比值、亮度值，且有效缩短反应时间。但是随着液晶面板尺寸增加的趋势，此种设计仍无法解决大视角色偏的问题，且无法进一步降低色饱和度不足(color washout)的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用聚合物稳定配向技术所制造的液晶面板，透过液晶面板中的每一个单位像素内的像素电极、晶体管、液晶电容及储存电容的配置与设计，使得单一单位像素的分域由现有的四个分域增加到八个分域。如此一来，由于单位像素内分域的增加，对于大视角色偏的问题，就有了极大的改善，也进一步降低色饱和度不足(color washout)的现象。

本发明所揭露的聚合物稳定配向的液晶面板(PSA LCD panel)，具有多个单位像素，其中每一单位像素具有彼此独立的第一像素电极与第二像素电极。第一像素电极与第二像素电极的图案的分布方向，各自区隔为四个分域。

本发明所揭露的聚合物稳定配向的液晶面板，包括多个单位像素，其中每一个单位像素包括一扫描线、一数据线、一第一晶体管、一第一液晶电容、一第一储存电容、一第二液晶电容及一第二储存电容。

扫描线，用以传送扫描信号。数据线，用以传送电压信号。第一晶体管，响应于扫描信号而开启，并传送电压信号。第一液晶电容，由第一像素电极、液晶层、与第一共享电极构成，连接于第一晶体管以接收电压信号。第一储存电容，由第一电容电极、第一介电层、与第二共享电极构成，与第一液晶电容并联，连接于第一晶体管以接收电压信号。

第二液晶电容，由第二像素电极、液晶层、与第一共享电极构成，耦接于数据线，其中第二像素电极与第一像素电极彼此独立且可为电性分离。第二储存电容，由第二电容电极、第一介电层、与第三共享电极构成，并与第二液晶电容并联。

为了能更进一步了解本发明的特征及内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。

附图说明

图1为现有聚合物稳定配向的液晶面板中的像素结构的上视图；

图2为本发明第一实施例的单位像素上视图；

图3为本发明第一实施例的单位像素等效电路示意图；

图4A为图2的单位像素中2a-2a’剖面线的剖面图；

图4B为图2的单位像素中2b-2b’剖面线的剖面图；

图5为本发明第二实施例的单位像素上视图；

图6A为图5的单位像素中4a-4a’剖面线的剖面图；

图6B为图5的单位像素中4b-4b’剖面线的剖面图；

图7为本发明第三实施例的单位像素上视图；

图8为本发明第三实施例的单位像素等效电路示意图；

图9A为图7的单位像素中5a-5a’剖面线的剖面图；以及

图9B为图7的单位像素中5b-5b’剖面线的剖面图。

附图标记说明

10、20、40、50：单位像素

101、201、401、501：扫描线

102、202、402、502：数据线

103：薄膜晶体管

104：储存电容

105：像素电极

210、410、510：第一晶体管

220：第二晶体管

200、400、500：上基板

240、440、540：液晶层

530：第三晶体管

260、460、560：第一介电层

270、470、570：第二介电层

Clc1：第一液晶电容

211、411、511：第一像素电极

212、412、512：第一共享电极

Cst1：第一储存电容

213、413、513：第一电容电极

214、414、514：第二共享电极

Clc2：第二液晶电容

221、421、521：第二像素电极

Cst2：第二储存电容

223、423、523：第二电容电极

224、424、524：第三共享电极

Cx：耦合电容

233：第一极

234：第二极

具体实施方式

本发明提供了一种利用聚合物稳定配向(polymer stabilized alignment；PSA)技术所制造的液晶面板。其中，在液晶面板中的每个单位像素具有多重分域图案，用来产生比现有技术更多的分域，藉此改善大视角色偏的问题。有关本发明的详细描述如下所示。

本发明揭露了一种聚合物稳定配向液晶面板(PSA LCD panel)，此液晶面板包括了多个单位像素、具有彩色滤光片的上基板以及具有薄膜晶体管的下基板。请同时参照图2、图3、图4A及图4B，其中图2及图3分别显示了本发明第一实施例的单位像素20上视图及其等效电路示意图，而图4A及图4B则分别为图2的单位像素20中2a-2a’剖面线及2b-2b’剖面线的剖面图。如图所示，液晶面板的每一个单位像素20包括一扫描线201、一数据线202、一第一晶体管210、一第一液晶电容Clc1、一第一储存电容Cst1、一第二液晶电容Clc2及一第二储存电容Cst2。

扫描线201，用以传送一扫描信号。数据线202，用以传送一电压信号。第一晶体管210为单位像素20的开关，会响应于扫描信号而开启，可导通并传送电压信号到一第一像素电极211，其中，第一像素电极211直接连接于第一晶体管210。

第一液晶电容Clc1，由第一像素电极211、一液晶层240、与一第一共享电极212所构成。上述第一液晶电容Clc1连接于第一晶体管210，以接收电压信号。其中，第一共享电极212形成于液晶面板的上基板200端。

第一储存电容Cst1，由一第一电容电极213、一第一介电层260、与一第二共享电极214所构成。此第一储存电容Cst1与第一液晶电容Clc1并联，且连接于第一晶体管210，以接收电压信号。如图2所示，第一晶体管210的栅极连接于扫描线201，而第一晶体管210的源/漏极一端连接于数据线202，另一端则连接至第一像素电极211与第一电容电极213。

第二液晶电容Clc2，由一第二像素电极221、液晶层240、与第一共享电极212所构成，且第二液晶电容Clc2耦接于数据线202。其中，第二像素电极221与第一像素电极211彼此独立且可为电性分离，亦即，第一像素电极211与第二像素电极221彼此隔离而未直接接触，亦可未电性导通或可未耦合。第二储存电容Cst2，由第二电容电极223、第一介电层260、与一第三共享电极224构成，并与第二液晶电容Clc2并联。

此外，请参照图4A及图4B，单位像素20中更具有一第二介电层270位于各像素电极与各电容电极之间，亦即介于液晶层240与第一介电层260之间。

如上所述，本发明液晶面板的每一个单位像素20具有彼此独立的第一像素电极211与第二像素电极221。请参照图2，第一像素电极211与第二像素电极221其图案的分布方向，各自区隔为四个分域。每一个分域内的部份第一像素电极211与第二像素电极221包含多条彼此平行的长条形图案，且这些长条形图案朝着同一方向延伸分布。

在优选实施例中，位于上述四个分域中的该些长条形图案的延伸方向的方位角度约分别介于40-50度、130-140度、220-230度、与310-320度。因此，第一像素电极211与第二像素电极221所呈现出来的图案分布，近似于鱼骨状图案。

请参照图2与图3，第一实施例的单位像素20更具有一耦合电容Cx，连接于第一晶体管210与第二液晶电容Clc2之间。耦合电容Cx具有彼此相对的一第一极233与一第二极234。第一极233连接于第一晶体管210的源/漏极，而第二极234则分别连接于第二像素电极221与第二电容电极223。

请参照图4B，图中显示耦合电容Cx的一种形成态样，耦合电容Cx的第一极233为第一电容电极213，耦合电容Cx的第二极234为第二像素电极221。而此耦合电容Cx是由第二像素电极221、第二介电层270、与第一电容电极213构成。二第二电容电极223分别藉由二接触孔(未标示)与第二像素电极221电连接，第一电容电极213藉由另一接触孔(未标示)与第一像素电极211电连接，如图4A所示。

承先前所述，由于第一像素电极211直接连接于第一晶体管210，使得耦合电容Cx并联于第一液晶电容Clc1，而第二像素电极221经由耦合电容Cx连接于第一晶体管210。因此，可藉由耦合电容Cx使第一像素电极211与第二像素电极221具有不同的电位。也就是说，藉由耦合电容Cx使第一液晶电容Clc1与第二液晶电容Clc2具有不同的夹差电压。

因此，当单位像素20作用时，第一像素电极211的电位与数据线202所提供的电压信号相同，而第二像素电极221的电位是由电容耦合的方式来提供。可藉由调整耦合电容Cx的大小，而改变第二像素电极221的电位。

由于第一像素电极211与第二像素电极221电位的不同，而分别在两像素电极所属的液晶层240的区域产生两种不同的电场强度，使得两区域的液晶分子倾倒的程度不同。同时，再加上第一像素电极211与第二像素电极221的图案的分布方向，各自区隔为四个分域，使得单一单位像素20的分域由现有的四个分域增加到八个分域。如此一来，由于单位像素20内分域的增加，对于大视角色偏的问题，就有了极大的改善。

另外，可在上述单位像素20中设置一第二晶体管220，其中，此第二晶体管220可选择一充电能力较弱的晶体管。第二晶体管220的栅极端连接于扫描线201，而源/漏极端分别连接于数据线202与第二像素电极221。也就是说，第二晶体管220可响应于扫描信号而开启，并可导通数据线202与第二像素电极221。如此一来，第二晶体管220可让第二像素电极221上累积的电荷经由扫描线201释放，而防止因为电荷累积在第二像素电极221所形成的影像残留现象。

请同时参照图5、图6A及图6B，其中图5显示了本发明第二实施例的单位像素40上视图，而图6A及图6B则分别为图5的单位像素40中4a-4a’剖面线及4b-4b’剖面线的剖面图。

如图所示，液晶面板的每一个单位像素40包括扫描线401、数据线402、第一晶体管410、第一液晶电容Clc1、第一储存电容Cst1、第二液晶电容Clc2及第二储存电容Cst2。

此单位像素40内各组件的连接关系及功能皆与第一实施例大致相同，且单位像素40内具有彼此独立的第一像素电极411与第二像素电极421。请参照图5，第一像素电极411与第二像素电极421的图案的分布方向，各自区隔为四个分域。每一个分域内的部分第一像素电极411与第二像素电极421包含多条彼此平行的长条形图案，且在每一个分域内的这些长条形图案朝着同一方向延伸分布。

上述组件中，第一液晶电容Clc1，由第一像素电极411、一液晶层440、与一第一共享电极412所构成。其中，第一共享电极412形成于液晶面板的上基板400端。第一储存电容Cst1，由一第一电容电极413、一第一介电层460、与一第二共享电极414所构成，且此第一储存电容Cst1与第一液晶电容Clc1并联，第二共享电极414形成于液晶面板的下基板(未绘示)端。

第二液晶电容Clc2，由一第二像素电极421、液晶层440、与第一共享电极412所构成。第二储存电容Cst2，由第二电容电极423、第一介电层460、与一第三共享电极424构成，且此第二储存电容Cst2与第二液晶电容Clc2并联。

此外，请参照图6A及图6B，单位像素40中更具有一第二介电层470位于各像素电极与各电容电极之间，亦即介于液晶层440与第一介电层460之间，电容电极423藉由接触孔(未标示)与第二像素电极421电连接，第一电容电极413藉由另一接触孔(未标示)与第一像素电极411电连接。

第一储存电容Cst1与第二储存电容Cst2，分别与第一液晶电容Clc1及第二液晶电容Clc2并联。第一储存电容Cst1的第一电容电极413与第二储存电容Cst2的第二电容电极423皆经由第一晶体管410连接于数据线402，而第一储存电容Cst1的第二共通电极414与第二储存电容Cst2的第三共通电极424则可分别输入不同电平的电压Vcom2、Vcom3，使二个储存电容具有不同的夹差电压。

在第二实施例中，由于第一储存电容Cst1与第二储存电容Cst2的电容值的不同，使得单位像素40开启时，因为第一像素电极411与第二像素电极421接收到的电位不同，而分别在两像素电极所属的液晶层440的区域产生了两种不同的电场强度，使得两区域的液晶分子倾倒的程度不同。

同时，再加上第一像素电极411与第二像素电极421的图案的分布方向，各自区隔为四个分域，使得单一单位像素40的分域为八个分域。如此一来，由于单位像素40内分域的增加，对于大视角色偏的问题，就有了极大的改善。

此外，第一像素电极411与第二像素电极421两区块的电位及电场强度，可透过第二共通电极414与第三共通电极424所分别输入的不同的电平电压Vcom2、Vcom3来控制，并且可针对个别最佳的电压值来做调整，以减轻两像素电极的直流偏压(DC bias)，改善影像残留(image sticking)的现象。

请同时参照图7及图8、图9A及图9B，其中图7及图8分别显示了本发明第三实施例的单位像素50上视图及其等效电路示意图，而图9A及图9B则分别为图7的单位像素50中5a-5a’剖面线及5b-5b’剖面线的剖面图。

如图所示，液晶面板的每一个单位像素50至少可区分为两个子像素SP。每个单位像素50包括扫描线501、数据线502、第一晶体管510、第三晶体管530、第一液晶电容Clc1、第一储存电容Cst1、第二液晶电容Clc2及第二储存电容Cst2。

其中，扫描线501，用以传送扫描信号。数据线502，用以传送电压信号。第一晶体管510，会响应于扫描信号而开启，可导通并传送电压信号到第一像素电极511。第二晶体管520，会响应于扫描信号而开启，可导通并传送电压信号到第二像素电极521。在优选实施例中，第一像素电极511与第二像素电极521分别直接连接于第一晶体管510与第三晶体管530，以接收电压信号。

第一液晶电容Clc1，由第一像素电极511、液晶层540、与第一共享电极512所构成。上述第一液晶电容Clc1连接于第一晶体管510，以接收电压信号。其中，第一共享电极512形成于液晶面板的上基板500端。

第一储存电容Cst1，由第一电容电极513、第一介电层560、与第二共享电极514所构成。此第一储存电容Cst1与第一液晶电容Clc1并联，且连接于第一晶体管510，以接收电压信号。如图7所示，第一晶体管510的栅极连接于扫描线501，而第一晶体管510的源/漏极一端连接于数据线502，另一端则连接至第一像素电极511与第一电容电极513。

第二液晶电容Clc2，由第二像素电极521、液晶层540、与第一共享电极512所构成，且第二液晶电容Clc2耦接于数据线502。其中，第二像素电极521与第一像素电极511彼此独立且可电性分离，也就是说，第一像素电极511与第二像素电极521彼此之间没有直接接触，也可没有电性导通或可没有耦合的现象。

第二储存电容Cst2，由第二电容电极523、第一介电层560、与一第三共享电极524构成，并与第二液晶电容Clc2并联。如图7所示，第三晶体管530的栅极连接于扫描线501，而第三晶体管530的源/漏极一端连接于数据线502，另一端则连接至第二像素电极521与第二电容电极523。也就是说，第三晶体管530，可响应于扫描信号而开启，导通并传送数据线502上的电压信号至第二液晶电容Clc2与第二储存电容Cst2。

此外，请参照图9A及图9B，单位像素50中更具有一第二介电层570位于各像素电极与各电容电极之间，亦即介于液晶层540与第一介电层560之间。第一电容电极513藉由接触孔(未标示)与第一像素电极511电连接，第二电容电极523藉由另一接触孔(未标示)与第二像素电极521电连接。

因此，本发明的第三实施例中每一个单位像素50具有两个子像素SP，且每个子像素SP包括有独立的晶体管、液晶电容、储存电容。

值得注意的是，本发明的液晶面板的每一个单位像素50具有彼此独立的第一像素电极511与第二像素电极521。请参照图7，第一像素电极511与第二像素电极521的图案的分布方向，各自区隔为四个分域。每一个分域内的部分第一像素电极511与第二像素电极521包含多条彼此平行的长条形图案，且每一个分域内的这些长条形图案朝着同一方向延伸分布。

当单位像素50内的扫描线501传送扫描信号时，第一晶体管510与第二晶体管520会响应扫描信号而开启，同时由数据线502传送电压信号至第一像素电极511与第二像素电极521，并驱动各自的显示区域。此时，由于第一储存电容Cst1的第二共享电极514与第二储存电容Cst2的第三共享电极524可输入不同电平的电压Vcom2、Vcom3，因此两储存电容的夹差电压在不同的子像素SP内是不同的。

接着，在扫描线501停止传输扫描信号后，进一步调整第二共享电极514与第三共享电极524的电压Vcom2、Vcom3，使其呈现周期性的振荡，并经由耦合的方式使各个子像素SP的液晶层产生不同的电位差或电场，而使液晶分子倾斜的角度产生差异。

同时，再加上第一像素电极511与第二像素电极521的图案的分布方向，各自区隔为四个分域，便可使得单一单位像素50的分域为八个分域。如此一来，由于单位像素50内分域的增加，对于大视角色偏的问题，就有了极大的改善，也进一步降低色饱和度不足(color washout)的现象。

本发明虽以优选实施例阐明如上，但是其并非用以限定本创作精神与创作实体，仅止于上述实施例尔。因此，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在所附权利要求内。

Claims (10)

1、一种聚合物稳定配向的液晶面板，包括：

多个单位像素，其中每一个该单位像素具有

一扫描线，传送一扫描信号；

一数据线，传送一电压信号；

一第一晶体管，响应于该扫描信号而开启，并传送该电压信号；

一第一液晶电容，由一第一像素电极、一液晶层、与一第一共享电极构成，连接于该第一晶体管以接收该电压信号；

一第一储存电容，由一第一电容电极、一第一介电层、与一第二共享电极构成，与该第一液晶电容并联，连接于该第一晶体管以接收该电压信号；

一第二液晶电容，由一第二像素电极、该液晶层、与该第一共享电极构成，耦接于该数据线，其中该第二像素电极与该第一像素电极彼此独立且电性分离；以及

一第二储存电容，由一第二电容电极、该第一介电层、与一第三共享电极构成，并与该第二液晶电容并联。

2、如权利要求1的液晶面板，其中该第一像素电极具有四个分域，每一个该分域内的部分该第一像素电极包含多条彼此平行的长条形图案，该些长条形图案沿着同一方向延伸分布。

3、如权利要求1的液晶面板，其中该第二像素电极具有四个分域，每一个该分域内的部分该第二像素电极包含多条彼此平行的长条形图案，该些长条形图案沿着同一方向延伸分布。

4、如权利要求1的液晶面板，其中该单位像素更具有一耦合电容，连接于该第一晶体管与该第二液晶电容之间，藉由该耦合电容使该第一液晶电容与该第二液晶电容具有不同的夹差电压。

5、如权利要求4的液晶面板，其中该耦合电容具有彼此相对的一第一极与一第二极，该第一极连接于该第一晶体管的源/漏极，而该第二极则分别连接于该第二像素电极与该第二电容电极。

6、如权利要求4的液晶面板，其中上述单位像素更具有第二晶体管，该第二晶体管的栅极端连接于该扫描线，而第二晶体管的源/漏极端分别连接该数据线与该第二像素电极，该第二晶体管可让该第二像素电极上累积的电荷经由该扫描线释放。

7、如权利要求1的液晶面板，其中该第二共享电极与该第三共同电极分别施加不同电平电压，使该第一储存电容与该第二储存电容具有不同的夹差电压。

8、如权利要求1的液晶面板，其中该单位像素更具有一第三晶体管，响应于该扫描信号而开启，导通并传送该数据线上的该电压信号至该第二液晶电容与该第二储存电容。

9、如权利要求8的液晶面板，其中该第三晶体管的栅极连接于该扫描线，而该第三晶体管的源/漏极一端连接于该数据线，另一端则连接至该第二像素电极与该第二电容电极。

10、如权利要求1的液晶面板，其中该第一晶体管的栅极连接于该扫描线，而该第一晶体管的源/漏极一端连接于该数据线，另一端则连接至该第一像素电极与该第一电容电极。

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