TW200931143A - Liquid crystal display - Google Patents

Description

200931143 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於橫向電場效應（In-Hane Switching， IPS)、或邊緣場切換(Fringed Field Switching，FFS)液晶顯 示器（LCD)。 【先前技術】 ❹

專利案US-6,459,465揭露一種橫向電場效應液晶顯示 器（IPS-LCD)，其中像素電極（pixel electrode)與共電極 (common electrode)為 Z 字型。 WO-A2-2006/118752 揭露另一種 IPS-LCD，其中包括 鋸齒形共電極、以及鋸齒形像素電極，彼此交錯分布以組 成多嗜液晶分佈（multi-domain liquid crystal distribution)。 US-6,917,406揭露另一種IPS-LCD，其中包括梳狀共 電極、以及梳狀像素電極。電極之梳齒為多個梯形或倒梯 形相連，邊緣呈鋸齒狀。 US-7，199,852揭露一種FFS-LCD，具有梳狀共電極、 以及梳狀像素電極，彼此交錯分布。電極之梳齒為兩侧對 稱，且各侧呈週期性梯狀突起。不同電極之相鄰梳齒之梯 狀突起有半個週期之相差。 上述技術揭露多種電極結構以增進液晶顯示器之致 【發明内容】 本發明揭露一種液晶顯示器。 0773-A33584TWF;PRL013 4 200931143 本發明所揭露之技術可改進傳統LCD之效能、視角、 或反應速度。 根據本發明液晶顯示器之一種實施方式具有複數個 像素。各像素包括：一頂部基板；一底部基板；以及一液 晶物質層與一電極結構。液晶物質層與電極結構位於上述 頂部與底部基板之間；其中，電極結構包括複數個電極。 各電極具有複數個電極端所組成的多邊形電極面。不同電 極之相鄰電極端彼此平行。 ❹

除了上述多邊形的電極面設計，根據本發明更揭露各 電極彼此之排列與偏壓技術。相較於傳統技術，採用本發 明所揭露之技術的LCD具有更簡易的電場控制技術，且具 有更快的反應速度。 、電極與電極面均具有導電物質。電極之製作方法可應 用液晶顯示器領域或半導體領域所通知之技術。 本發明之液晶顯示器可採用穿透反射型、反射型、穿 透型液晶顯示技術。本發明之液晶顯示器可安裝於電視、 行動電話或個人數位助理···等電子設備上。 本= 月揭露多種實施方式’不;實施方式亦可結合在 一起組成其他變形。 、特徵、和優點能更明 並配合所附圖式，作詳 為讓本發明之上迷和其他目％ 顯易懂’下文特舉出較佳實施例， 細說明如下。 【實施方式】 本發明揭露液晶顯示器内伤1 為円像素的電極結構，可應用來 0773-A33584TWF;PRL013 5 200931143 • 形成橫向電場效應液晶顯示器（IPS-LCD)、或邊緣場切換液 晶顯示器（FFS-LCD)。 相較於扭轉向列（twisted nematic)、垂直配向（vertical aligned)液晶顯示器，應用本發明技術之IPS-LCD具有更大 的視角。IPS-LCD於面板的底部基板佈置指狀電極，且無 需在面板的頂部基板設置電極。第1圖為其中一種實施方 式。 第1圖為一 IPS-LCD的剖面圖。 ❹ IPS-LCD的頂部、底部基板(substrate)l與2間具有一 液晶物質層3，基板成分可為玻璃、或透明聚合物❶頂部、 底步基板1與2可透光。電極4乃用於切換液晶物質層3 内液晶物質之方向’通常直接或間接佈置於基板1或2上。 電極4分成兩部分，彼此交錯排列且偏壓於不同電位。以 第1圖所示之實施方式為例，第一種類的電極4(1)偏壓於 一第一電位，且第二種類的電極4(2)偏壓於一第二電位。 第一電位低於第二電位，故電場由第二種類的電極4(2)指 ❹ 向第一種類的電極4(1)，其電場係平行於基板2。 在聚合物配向層（polymer alignment layer)作用下，液 晶物質層3内的液晶物質通常水平橫列在基板丨與2之 間。交又的線型極化器（linear p〇larizers)通常配置在基板 上，其中之一的光學極化軸（0ptical p〇larizer axes)與液晶 質層3内液晶物質原始指向平行；故無電位施加於電極 時，螢幕顯不出黑色晝面；反之，若一像素所對應」 與第二種類電極4⑴與4(2)間存在電場，則對應之液晶^ 質扭轉其方向。液晶的旋轉令特定波長光線得以穿逯底層 0773-A33584TWF;PRL013 6 200931143 基板2，使該像素發亮。 傳統IPS-LCD技術的缺點包括：電極4上方的電場相 當微弱，該區域液晶物質不易扭轉，光線穿透度不佳。 邊緣場切換技術（FFS)係類似橫向電場效應（ipS)技 術，但FFS技術具有較高穿透度。FFS技術在指狀電極下 更佈置一共電極；其中，共電極與指狀電極之間以一絕緣 層隔離。第2圖圖解FFS顯示技術的一種實施方式。 第2圖為FFS-LCD的剖面圖。與第1圖之ips-LCD ❹相較，第2圖之FFS-LCD更在一基板(如底部基板2)上佈 置一共電極6。共電極6與指狀電極4之間以絕緣層5電 性隔離。指狀電極4又稱像素電極，在FFS技術中，通常 被施予相同電壓。絕緣層5可完全覆蓋整個底部基板2。 FFS-LCD產生像素電極4至共電極6的邊緣電場。如 第2圖所示’電場足以扭轉電極4上方的液晶物質。與Ips 技術相較，FFS技術具有較佳的透光率，然而，需要較多 次的光學微影（lithography)步驟。 ® 上述技術所採用的電極4可有多種形狀或不同設計。 第3〜5圖為其常見設計。 第3圖採用梳狀電極，可用來實現lps技術的不同種 類電極（如第1圖之4(1)與4(2))。如第3圖所示，兩種類電 極4(1)與4(2)彼此相扣。電極4(1)的一梳齒被電極4(2)的 兩個相鄰梳齒包圍。第3圖之技術亦可應用在FFS-LCD 上，兩梳狀結構各自對應共電極6、與像素電極4。 第4圖為山形之電極結構。不同種類之電極4(1)與 4(2)(或對應FFS技術之像素電極4與共電極6)彼此相扣。 0773-A33584TWF;PRL013 7 200931143 兩電極相鄰之齒狀部位保持等距相鄰。 為㈣形之電極結構。*同種類之電極4⑴* 4=f應FFS技術之像素電極4與共電極6)彼此相與 兩電極相鄰之齒狀部位保持等距相鄰。 目扣。 之液結構㈣纽4電場料，妓善扭轉面板 =_露不同於傳統技術之電極結構。本發 ❹ e 結構為多邊形，不僅縮短液晶物質反應時間，， 口 .、員不器視角。帛6_u圖圖解本發明所揭露 該些實施方式以壁碑形式排列該些電極。其心 施方式採㈣邊六㈣之電極。 種實 第6圖圖解一種電極結構，應用於FFS-LCD。共* 6與絕緣層5為方形，其上為多邊形之像素電極4。此= 方式揭露，、角形之像素電極4…個像素可對應多 個像素電極4 ;以下其他實施方式亦是如此。此實 將=些像素電極4呈壁碑式排列。該些像素電極4可為^ 邊、角形J_彼此荨間隔排列。此實施方式將所: 極4藉電極引線9 _至—電壓源v，以減該些像$ 極4於電壓準位v卜電壓源乂可為面板之驅動裝置。 除了以第6圖所示之實施方式—將該些像素電極4藉 電極引線9耦接至電壓源v—尚可以其他形式偏壓該些電 極4。例如’將單一個像素電極4耦接電壓源v，並且以 =極5丨線將其他像素電極4耦接在一起。電極引線可隨所 需邊緣電場的不同，而有不同的設計。電極引線9為具透 光性材料，如氧化銦錫(IT〇)。光線可通過電極引線9 ^ 0773-A33584TWF;PRL013 8 200931143 該些像素電極4採璧磚形式排列。如圏所_， 電=4具有-多邊形電極面與多個電極端。相:像2 4的相鄰電極端彼此平行，相距一預設距離。一去電極 各電極端與所相鄰之其他像素電極之電極 '電極 設距離。在其他實施方式中，，像素電極各電二：=該預 鄰之其他像素電極之電極端讦相距不等距離。此、所相 電極4並不限定於六角形，邡可以其他多邊形實 像素 ❹ Ο 於傳統技術，本發明所揭露之多邊形像素電極八 相較 4至共電極6之邊緣電場更均勻，且顯示器視^更^。電極 第7圖揭露另一種液晶顯示器電極結構，其中人 電極4之外圍為多邊形（此實施例以六角形為例）。二^素 極引線9,像素電極4耦接電壓源V，以偏壓於 由電 電壓源V可為面板的驅動裝置。與第6圖相較' & VI。 揭露之電極結構將像素電極4挖空，形成開口 7圖所 用挖空技術’開口 7可以其他方式形成。施7方 口 7也设計成六角形。如圖所示，像素電極4 / 同形狀的電極面。開口 7可位於像素電極4的中固有相 7也可設計成其他形狀，如圓形、方形 + 央。開口 其他形狀。 或任何 相較於第6圖之實施方式，第7圖之結構令像 4至共電極6的邊緣電場^只存在於像素電極*外妓 電極6之間，像素電極4内圍與共電極6也有電場存在了 第7圖之技術令光線更容易穿透面板。 ° 第8圖圖解另-種液晶顯示器電極結構。此技 可應用在FFS-LCD。第8圖採用多邊形的像素電極其/ 0773-A33584TWF;PRL013 9 200931143 經電極引線9⑴連接電壓源v⑴的為第一種類像素電極 4(1)、經電極引線Μ)連接電麗源、v(2)的為第二種類像素 電極4(2)。電壓源v⑴與v(2)分別提供偏麗w與w，可 為面板之驅動裝置。此結構便於局部改變邊緣電場之方 向便於調整顯不器之視角。此外，此結構可控制像素的 其他電-光特性，例如像素反應時間。 除了採用第8圖所示之結構—以不同電極引線9⑴與 9(2)麵接不同種類像素電極4⑴與 β與仰—本發明尚揭露其他方式偏壓不同種類之像素電(極) 4( 1 )、4(2)。舉例說明之’以—電壓源ν⑴㈣第一種類像 素電極4⑴，並且於不同種類像素電極4⑴與4(2)之間設 置電容元件，使第二義像素電極4(2)偏壓在略低於第一 種類像素電極4⑴的電位，較於第8圖所示之實施方式， 此種實施方式令不同種類像素電極4⑴與4(2)之間的電位 差為固定，較不易調整顯示器視角。 第9關解另一織晶顯示器電極結構。與第8圖相 ❹較’第9圖所示之實施方式中，像素電極4⑴、4(2)皆具有 開口 7。偏壓於電位VI的為第一種類像素電極4(丨），偏壓 於電位V2的為第二種類像素電極4(2)。與第8圖之技術相 較，第9圖之電極結構提供更多空間產生邊緣電場(像素電 極4(1)與4(2)至共電極6)，故像素的透光度更佳。 本發明所揭露之電極結構不限定於FFS_LCD使用，更 可應用於IPS-LCD ;第1〇圖揭露其中一種實施方式。圖中 顯示一像素之電極緒構。一像素對應數種電極4(〗）、4(2) 與4(3)，分別耦接二種電壓源ν(ι)、v(2)與v(3)以偏壓於 0773-A33584TWF;PRL013 10 200931143 三種電位VI、V2與V3。該些電壓源V(l)、V(2)與γ(3) 可為面板之驅動裝置。第10圖之結構不限定共電極之技 術。此結構可產生各式電場，並易於控制該些電場之方向。 此結構更利於調整顯示器視角。 第11圖圖解另一種液晶顯示器電極結構，其中採用多 邊形電極面，且可應用在IPS-LCD。此結構令多個多邊形 電極以壁磚形式排列成一方形，以對應一像素。一像素包 括：兩個三角形電極4(3)、一等邊梯形電極4(1)、與一等 〇 邊梯形電極4(2)。該些電極等距相鄰，呈壁磚式排列—不 同電極之相鄰電極端保持同樣距離。不同種類之電極 4(1)、4(2)與4(3)偏壓於不同的電位VI、V2與V3。如圖 所示，第一種類之電極4(1)耦接第一電壓源V(l)、第二種 類之電極4(2)耦接第二電壓源V(2)、且第三種類之電極4(3) 耦接第三電壓源V(3)。該些電壓源V(l)、V(2)與γ(3)可為 顯示器之驅動裝置。此結構可有效控制不同種類電極之間 的橫向電場，便於控制液晶顯示器之視角。 © 除了第11圖所示之技術一令不同種類的電極4(1)、4(2) 與4(3)由不同電極引線耦接不同電壓源ν(1)、γ(2)、與 V(3) ’以偏壓於不同電位VI、V2與V3—本發明更揭露其 他偏壓方法。舉例說明之，令以一電壓源V(l)偏壓第一種 類之電極4(1)，並於第一種類與第二種類電極4(1)與4(2) 之間安裝電容元件’於第一種類與第三種類電極4(1)與4(3) 之間安裝電容元件。如此一來’第二與第三種類電極4(2) 與4(3)的偏壓較第一種類電極4(1)低。然而，此結構令不 同種類電極4(1)、4(2)與4(3)之間的壓降為不可調整，較不 0773-A33584TWF;PRL013 11 200931143 便於顯示器視角調整。 第11圖所示之技術亦可應用於FFS-LCD。若在像素 電極4(1)、4(2)與4(3)下方安裝共電極ό ,即可在像素電極 4(1) 4(2)與4(3)與共電極6之間產生如第2圖所示之邊緣 電場。 第11圖之電極4(1)、4(2)與4(3)亦可皆偏壓於同一電 位0 在FFS-LCD應用上，第u圖之像素電極4(1)、4(2) 〇 與4(3)亦可挖空，具有如第7與9圖所示之技術，具有開 口 7。 本發明所揭露之像素的電極結構可應用在各種電子 η又備之液晶顯示裝置中。例如：穿透反射型、 反射型（reflective)、穿透型(transmissive)液晶榮幕、或採用 上述穿透反射型、反射型、穿透型液晶螢幕的電視、行動 電話或個人數位助理。 上述列舉之實施方式將幫助讀者了解本發明内容，並 ® 非用來限制本發明之範圍。基於本發明所揭露之内容，熟 之本技術領域者可能以其基本知識作出各種變形。然而， 該些變形都屬於本說明書所欲保護的範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為橫向電場效應液晶顯示器（IPS-LCD)的剖面 圖； 第2圖為邊緣場切換液晶顯示器（ffs_Lcd)的剖面圖； 第3圖為傳統FFS-LCD的電極結構； 0773-A33584TWF；PRL013 12 200931143 第4圖為傳統FFS-LCD的另一電極結構； 第5圖為傳統FFS-LCD的另一電極結構； 第6圖為一上視圖，圖解本發明所揭露之電極結構的 一實施方式； 第7圖為一上視圖，圖解本發明所揭露之電極結構的 另一實施方式； 第8圖為一上視圖，圖解本發明所揭露之電極結構的 另一實施方式； ❹ 第9圖為一上視圖，圖解本發明所揭露之電極結構的 另一實施方式； 第10圖為一上視圖，圖解本發明所揭露之電極結構 的另一實施方式；以及 第11圖為一上視圖，圖解本發明所揭露之電極結構 的另一實施方式。 【主要元件符號說明】 ❿ 1、2〜基板； 3〜液晶物質層； 4〜電極； 4(1)、4(2)、4(3)〜不同種類之電極； 5〜絕緣層； 6〜共電極； 7〜電極開口； 9、9(1)、9(2)〜電極引線； V、V(l)、V(2)、V(3)〜電壓源； 0773-A33584TWF;PRL013 13 200931143 VI、V2、V3〜電極偏壓電位。

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Claims (1)

1. 200931143 七、申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示器，具有複數個像素，各像素包括： 一頂部基板； 一底部基板；以及 一液晶物質層與一電極結構，位於上述頂部與底部基 板之間； 其中，該電極結構包括複數個電極，各該等電極具有 複數個電極端所組成的一電極面，該電極面為一多邊形， Φ 且不同電極之相鄰電極端彼此平行。 2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，採用一 橫向電場效應技術。 3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，採用一 邊緣場切換技術。 4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示器，其中各 該等電極具有一開口。 5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中所 ❹ 有電極之電極面為相同的多邊形。 6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中該 電極面為一三角形、梯形、或六角形。 7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，該等電 極係耦接於複數電壓源，該等電壓源分別具有不同電位。 8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示器，應用於 一電子設備上。 9. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示器，上述電 子設備為一穿透反射型、反射型、穿透型液晶螢幕、或採 0773-A33584TWF;PRL013 15 200931143 用上述穿透反射型、反射型、穿透型液晶螢幕的一電視、 行動電話或個人數位助理。

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