TW201341913A - 液晶顯示面板 - Google Patents

Abstract

一種液晶顯示面板包括第一基板、第二基板、畫素陣列、對向電極層以及液晶層。畫素陣列、液晶層以及對向電極層配置於第一基板與第二基板之間。畫素陣列的各畫素結構包括主動元件、第一畫素電極以及第二畫素電極。第一畫素電極與第二畫素電極其中一者電性連接主動元件以接收一第一電位，而另一者接收不同於第一電位的一第二電位。第二畫素電極位於第一畫素電極與第一基板之間。使第二畫素電極的區域至少重疊於第一畫素電極的具有多個狹縫。液晶層所包括的負型液晶分子與第一基板所夾的傾斜角隨畫素陣列與對向電極層對液晶層施加的電場改變。

Description

液晶顯示面板

本發明是有關於一種顯示面板，且特別是有關於一種液晶顯示面板。

目前，市場對於液晶顯示器的性能要求是朝向高對比(high contrast ratio)、無灰階反轉(no gray scale inversion)、色偏小(little color shift)、高亮度(high luminance)、高色彩豐富度、高色飽和度、快速應答(response)與廣視角等特性。能夠達成廣視角要求的技術例如包括有扭轉向列型液晶(TN)加上廣視角膜(wide viewing film)、共平面切換式(in-plane switching,IPS)液晶顯示器、邊際場切換式(fringe field switching)液晶顯示器與多域垂直配向式(multi-domain vertically alignment,MVA)液晶顯示器等方式。

以習知之多域垂直配向式液晶顯示器而言，由於凸塊(protrusions)或是配置於畫素電極上的狹縫(slit)可以使得液晶分子呈多方向排列，得到數個不同之配向領域(domain)，因此多域垂直配向式液晶顯示器能夠達成廣視角的要求。普遍而言，多域垂直配向式液晶顯示器具有越多配向領域則廣視角效果越好。

不過，多域垂直配向式液晶顯示器經常面臨到大視角色偏的問題。因此，已有技術提出將同一個畫素結構劃分為多個區域，並在各區域中設置獨立的畫素電極。此時可以藉由使不同區域中的畫素電極具有不同的顯示電位來改善大視角色偏的問題。然而，相鄰兩個畫素電極的交界處會因為兩畫素電極具有的顯示電位不同而有液晶效率不佳的問題。換言之，相鄰兩畫素電極之交界處無法正常進行顯示，這使得顯示開口率下降，且畫素電極數量越多顯示開口率下降幅度將越大。整體而言，要改善大視角色偏的問題又要維持理想的顯示開口率對多域垂直配向型液晶顯示器而言並不容易。

本發明提供一種液晶顯示面板，不須設置多個具有不同顯示電位的畫素電極於不同區域中就可以改善大視角色偏的問題。

本發明提出一種液晶顯示面板，包括一第一基板、一第二基板、一畫素陣列、一對向電極層以及一液晶層。第二基板與第一基板上下相對。畫素陣列配置於第一基板上，位於第一基板與第二基板之間。畫素陣列包括陣列排列的多個畫素結構，而各畫素結構包括一主動元件、一第一畫素電極以及一第二畫素電極。第一畫素電極與第二畫素電極其中一者電性連接主動元件以接收一第一電位，而其中另一者接收不同於第一電位的一第二電位，其中第二畫素電極位於第一畫素電極與第一基板之間，而第一畫素電極與第二畫素電極電性絕緣，且第一畫素電極具有多個狹縫使第二畫素電極至少重疊於狹縫。對向電極層配置於第二基板上，位於第一基板與第二基板之間。液晶層配置於第一基板與第二基板之間。液晶層包括多個負型液晶分子，其中負型液晶分子與第一基板所夾的傾斜角隨畫素陣列與對向電極層對液晶層施加的一電場改變。

在本發明一實施例中，上述第一畫素電極中劃分有行列排列的四個區域而第一畫素電極的狹縫包括多個第一狹縫以及多個第二狹縫，第一狹縫與第二狹縫分別位於行方向上或是列方向上相鄰的兩個區域中，且各第一挾縫的一第一延伸方向不平行於各第二挾縫的一第二延伸方向。在一實施例中，第一狹縫的寬度彼此相同或不同。當然，第二狹縫的寬度也可選擇性地彼此相同或不同。

在本發明一實施例中，上述第一畫素電極電性連接至主動元件以接收第一電位而第二畫素電極接收第二電位。

在本發明一實施例中，上述第一畫素電極接收第二電位而第二畫素電極連接至主動元件以接收第一電位。

在本發明一實施例中，上述液晶顯示面板更包括一聚合物配向層，位於液晶層的一側以使液晶層的負型液晶分子呈現垂直配向。舉例而言，聚合物配向層為一聚合物穩定配向層。

在本發明一實施例中，上述第二畫素電極具有多個條狀部，各條狀部至少重疊於狹縫。

在本發明一實施例中，上述第二畫素電極為無狹縫之圖案。

在本發明一實施例中，上述第二電位為一共用電位。

在本發明一實施例中，上述各畫素結構更包括一第二主動元件，第一主動元件與第二主動元件藉由同一條掃描線驅動而連接至不同的資料線，且第二電位是藉由第二主動元件輸入給第一畫素電極與第二畫素電極之其中另一者。

基於上述，本發明在畫素結構中對兩層疊置在一起的電極施加不同電位，且接近於液晶層的其中一層電極具有暴露出另一層電極的狹縫。如此一來，疊置在一起的兩層電極可以實現廣視角的顯示效果並且有效率地驅動液晶層以改善大視角色偏的現象。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板的局部剖面示意圖。請參照圖1，液晶顯示面板100包括第一基板110、第二基板120、畫素陣列130、對向電極層140、一液晶層150以及聚合物配向層160。第二基板120與第一基板110上下相對，也就是說第一基板110位於第二基板120在厚度方向上的一側。畫素陣列130配置於第一基板110上，位於第一基板110與第二基板120之間。對向電極層140配置於第二基板120上，位於第一基板110與第二基板120之間。液晶層150配置於第一基板110與第二基板之120間，其中液晶層150包括多個負型液晶分子152。聚合物配向層160例如位於液晶層150的一側以控制負型液晶分子152的排列方式而呈現垂直配向。

在本實施例中，聚合物配向層160的數量可以為二，而分別位於液晶層150與對向電極層140之間以及位於液晶層150與畫素陣列130之間。並且，聚合物配向層160例如為聚合物穩定配向層(polymer stabilized alignment layer)，其提供特定的錨定力使得負型液晶分子152呈現垂直配向。也就是說，在沒有受到電場驅動的情形下，負型液晶分子152實質上垂直於第一基板110或第二基板120。一般來說，施加電場於負型液晶分子152的兩端時，負型液晶的短軸會沿著電場的方向排列。所以，在垂直配向的排列方式下，負型液晶分子152與第一基板110(或第二基板120)所夾的傾斜角θ會隨畫素陣列130與對向電極層140對液晶層150施加的電場而改變。

畫素陣列130包括陣列排列的多個畫素結構132，而各畫素結構132的上視圖例如繪示於圖2。請同時參照圖1與圖2，畫素結構132包括一主動元件TFT、一第一畫素電極E1以及一第二畫素電極E2。另外，為了驅動各畫素結構132，畫素陣列130還包括有主動元件TFT所連接的掃描線SL與資料線DL。

在畫素結構132中，第二畫素電極E2位於第一畫素電極E1與第一基板110之間，且第一畫素電極E1具有多個狹縫Es使第二畫素電極E2的區域(或是面積)至少重疊於狹縫Es。在此，圖2的上視圖繪示由第二基板120朝向第一基板110觀看的畫素結構132，因此第二畫素電極E2實質上被第一畫素電極E1所遮蔽，而僅有狹縫Es所在位置可以觀看到第二畫素電極E2的部分區域(面積)。

在此，狹縫Es例如包括沿第一延伸方向延伸的第一狹縫Es1以及沿第二延伸方向延伸的第二狹縫Es2，其中第一延伸方向例如以逆時針方向與資料線DL相交45度而第二延伸方向的例如以順時針方向與資料線DL相交45度。並且，第一畫素電極E1具有多個區域，數個第一挾縫Es1集中地設置於一個區域，而數個第二挾縫Es2集中地設置於另一個區域。如此一來，液晶層150被這樣的畫素結構132所驅動時可以呈現多域配向排列以實現廣視角的顯示效果，其中各區域的配向排列方向由狹縫Es的延伸方向所控制。換言之，圖2繪示的畫素結構132中可以定義出行列排列的四個配向區域，且第一狹縫Es1與第二狹縫Es2分別位於行方向上或是列方向上相鄰的兩個區域中。另外，各區域中的狹縫Es可以具有相同的寬度，或是各區域中狹縫Es的寬度可以彼此不同。

第一畫素電極E1與第二畫素電極E2彼此電性絕緣。並且，第一畫素電極E1與第二畫素電極E2在顯示時會接收不同的電位。舉例而言，在本實施例中，畫素結構132具有一個主動元件TFT。因此，第一畫素電極E1與第二畫素電極E2其中一者電性可以連接主動元件TFT以透過主動元件TFT接收一第一電位，而另一者可以連接至一共用電位源而接收一第二電位。也就是說，第二電位可以是共用電位。在其他實施例中，畫素結構132可以具有兩個主動元件TFT，而兩個主動元件TFT藉由同一條掃描線SL而連接至不同資料線DL。如此一來，第一畫素電極E1與第二畫素電極E2可以各自連接至其中一個主動元件TFT以對應地接收不同的第一電位以及第二電位。也就是說，第一電位與第二電位可以視不同資料線DL上所傳遞的電位。

整體而言，無論以何種方式讓第一畫素電極E1與第二畫素電極E2接收不同的電位都可以作為本實施例之畫素結構132的驅動方法。因此，圖2中繪示畫素結構132具有一個主動元件TFT的設計僅是舉例說明之用，並非用以限定本發明。藉著第一畫素電極E1與第二畫素電極E2具有不同電位，第一畫素電極E1所在區域與對向電極層140之間所形成的電場以及狹縫Es暴露出的第二畫素電極E2與對向電極層140之間所形成的電場具有不同大小而可以有效率地驅動驅動液晶層150中的負型液晶分子152。

在本實施例中，第一畫素電極E1的圖案設計有助於使液晶層150呈現多域配向的排列以實現廣視角的顯示效果。同時，第一畫素電極E1與重疊於狹縫Es的第二畫素電極E2被輸入不同的電位而使得液晶層150在第一畫素電極E1所在區域與狹縫Es所在區域所受的電場明顯不同。如此一來，液晶層150更加地容易呈現多域配向的排列，而有助於改善大視角色偏的現象。

具體來說，圖3繪示為畫素結構在傾斜視角為60度時所呈現的珈瑪曲線(gamma curve)，其表示為顯示灰階(橫軸)與穿透率(縱軸)的關係。曲線R1表示為理想珈瑪曲線，曲線R2為具有圖2繪示之結構設計的畫素結構所呈現的珈瑪曲線，而曲線R3為已知的聚合物穩定配向型畫素結構所呈現的珈瑪曲線，其中已知的聚合物穩定配向型畫素結構具有四個配向區域。由圖3可知，在配向區域的數量相同時，本實施例的畫素結構132呈現的顯示效果(就大視角色偏的改善程度而言)相較於已知設計更近似於理想。因此，畫素結構132不需要為了改善大視角色偏的問題而在不同區域中設置不同顯示電位的畫素電極，藉此避免相鄰的畫素電極之交界無法有效顯示而抑制顯示開口率。

畫素結構132具有在厚度方向上疊置的第一畫素電極E1與第二畫素電極E2，而這些畫素電極與其他構件的具體設計可以有多種變化。舉例而言，圖4繪示為本發明一實施例的第一畫素電極與第二畫素電極的上視圖。由圖4可知，第一畫素電極E1可以具有多個封閉的第一狹縫Es1以及多個封閉的第二狹縫Es2，其中畫素電極E1可以被劃分成四個區域而上下或是左右相鄰的兩個區域分別地設置多個第一狹縫Es1與多個第二狹縫Es2，藉以定義出四個配向區。另外，第二畫素電極E2可以是無狹縫的圖案，或稱之為實心的圖案。也就是說，以一個矩形畫素結構的設計而言，第二畫素電極E2可以具有實心的矩形。

圖5繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板對應其中一個畫素結構所繪製的局部剖面示意圖，其中此剖面圖對應圖2的剖線A-A’，且此處的畫素結構應用了圖4之電極設計。請參照圖5，為了區別出本實施例的設計，圖5的液晶顯示面板100A中以畫素結構132A表示為具有圖4之電極設計的畫素結構。不過，畫素結構132A所具有的構件實質上相同於畫素結構132，因此圖5中所標示的元件符號可以參照圖2的相關描述而理解為對應的構件。

畫素結構132A中，主動元件TFT可以包括閘極G、通道層CH、源極S以及汲極D，其可以理解為本領域中已知的薄膜電晶體。同時參照圖2與圖4可知，閘極G連接於掃描線SL，或是，在其他實施例中，閘極G可以由掃描線SL的一部分定義而成。通道層CH重疊於閘極G，也就是位於閘極G在厚度方向上的一側。源極S連接於資料線DL。汲極D於本實施例中連接於第一畫素電極E1。另外，絕緣層I1設置於閘極G與通道層CH之間，而絕緣層I2覆蓋住主動元件TFT。第一畫素電極E1位於絕緣層I2遠離第一基板110的一側，且絕緣層I1與絕緣層I2兩者皆覆蓋第二畫素電極E2以將第一畫素電極E1與第二畫素電極E2分隔開來。主動元件TFT在本實施例中具有底閘型設計，亦即閘極G位於通道層CH接近於第一基板110的底部，不過主動元件TFT也可以具有頂閘型設計或是其他薄膜電晶體的結構。

在本實施例中，第一畫素電極E1連接於主動元件TFT。所以，進行顯示時，第一畫素電極E1可以接收資料線DL所傳遞的畫素電位，而第二畫素電極E2則會被輸入共用電位。如此一來，畫素結構132A可以提供第一驅動電場F1以及第二驅動電場F2給液晶層150。第一驅動電場F1以及第二驅動電場F2各自由給定的電位所定義，兩者的差異相當的明確。所以，液晶層150可以具有理想的液晶效率。也因此，液晶顯示面板100A，如上文所述，相對已知設計可以更顯著地改善大視角色偏的問題。

相較之下，畫素結構132A中的第二畫素電極E2若被省略，則挾縫Es所在區域沒有電極存在而無法提供給定的電場，這使得第一驅動電場F1與第二驅動電場F2的差異變得不明顯。如此，液晶層150不容易呈現多域配向的排列而可能會發生嚴重的大視角色偏的問題。所以，本實施例以第二畫素電極E2重疊於第一畫素電極E1之狹縫Es並使第一畫素電極E1與第二畫素電極E2被輸入不同電位可以提升液晶顯示面板100A的顯示品質。在此，狹縫Es的寬度W1與狹縫Es間間隔的寬度W2(亦即在相鄰兩挾縫Es之間第一畫素電極E1的寬度)可以隨不同需求(諸如所需驅動電場的分布)而設計，例如寬度W1為2微米而寬度W2為4微米，或相反等。

另外，圖6繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板對應其中一個畫素結構所繪製的局部剖面示意圖，其中此剖面圖對應圖2的剖線A-A’，且此處的畫素結構應用了圖4之電極設計。請參照圖6，本實施例的液晶顯示面板100B實質上相似於液晶顯示面板100A，且兩實施例中相似的構件將以相似的符號標示。不過，本實施例的畫素結構132B中，第二畫素電極E2會被連接於主動元件TFT而第一畫素電極E1係連接於共用電位。也就是說，本實施例與圖5之實施例的差異僅在於畫素電極連接於其他構件的方式。此時，絕緣層I2可以不設置有接觸開口。

圖7繪示為本發明另一實施例的第一畫素電極與第二畫素電極的上視圖。由圖7可知，第一畫素電極E1可以相同於圖4所繪示的第一畫素電極E1。另外，第二畫素電極E2可以具有梳狀或是魚骨狀的圖案。也就是說，第二畫素電極E2可以具有多個條狀部E2A，且第一畫素電極E1與第二畫素電極E2在厚度方向上疊置時，各條狀部E2A可以對應地重疊於第一畫素電極E1的一個狹縫Es。

舉例來說，圖8繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板對應其中一個畫素結構所繪製的局部剖面示意圖，其中此剖面圖對應圖2的剖線A-A’，且此處的畫素結構應用了圖7之電極設計。請參照圖8，液晶顯示面板100C具有畫素結構132C，其中除了第二畫素電極E2的圖案外，畫素結構132C所具有的構件實質上相同於畫素結構132A。因此，圖8中所標示的元件符號可以參照圖2與圖5的相關描述而理解為對應的構件。值得一提的是，第一畫素電極E1之狹縫Es的寬度W3可以選擇性地不大於(小於或等於)第二畫素電極E2之條狀部E2A的寬度W4，使得各條狀部E2A完全地涵蓋於對應的狹縫Es的面積。

另外，圖9繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板對應其中一個畫素結構所繪製的局部剖面示意圖，其中此剖面圖對應圖2的剖線A-A’，且此處的畫素結構為應用了圖7之電極設計。請參照圖9，本實施例的液晶顯示面板100D實質上相似於液晶顯示面板100C，且兩實施例中相似的構件將以相似的符號標示。不過，本實施例的畫素結構132D中，第二畫素電極E2會被連接於主動元件TFT而第一畫素電極E1係連接於共用電位。也就是說，本實施例與圖8之實施例的差異僅在於畫素電極連接於其他構件的方式。

綜上所述，本發明在畫素節構中設置兩層在厚度方向上疊置的畫素電極並使這兩層畫素電極具有不同的電位來驅動液晶層。此時，驅動液晶層的電場是由給定的電位所形成的而有助於提高液晶層之液晶效率。這樣的液晶顯示面板具備廣視角的顯示效果，且基於垂直配向的液晶層而造成的大視角色偏問題不再顯著。所以，本發明實施例的液晶顯示面板中不須在畫素結構的不同區域中設置兩個以上不同顯示灰階的畫素電極就可以具有理想的廣視角顯示效果。藉此，本發明實施例的液晶顯示器在顯示開口率方面不容易受到不同畫素電極配置於多個區域而抑制。換言之，本發明實施例的液晶顯示面板具有理想的顯示開口率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、100A、100B、100C、100D．．．液晶顯示面板

110．．．第一基板

120．．．第二基板

130．．．畫素陣列

132、132A、132B、132C、132D．．．畫素結構

140．．．對向電極層

150．．．液晶層

152．．．負型液晶分子

160．．．聚合物配向層

A-A’．．．剖線

CH．．．通道層

D．．．汲極

DL．．．資料線

E1．．．第一畫素電極

E2．．．第二畫素電極

E2A．．．條狀部

Es．．．狹縫

Es1．．．第一挾縫

Es2．．．第二挾縫

F1．．．第一驅動電場

F2．．．第二驅動電場

G．．．閘極

I1、I2．．．絕緣層

R1、R2、R3．．．曲線

S．．．源極

SL．．．掃描線

W1、W2、W3、W4．．．寬度

圖1繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板的局部剖面示意圖。

圖2繪示本發明一實施例的液晶顯示面板中各畫素結構的上視圖。

圖3繪示為畫素結構在傾斜視角為60度時所呈現的珈瑪曲線(gamma curve)，其表示為顯示灰階(橫軸)與穿透率(縱軸)的關係。

圖4繪示為本發明一實施例的第一畫素電極與第二畫素電極的上視圖。

圖5繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板對應其中一個畫素結構所繪製的局部剖面示意圖，其中此剖面圖對應圖2的剖線A-A’，且此處的畫素結構應用了圖4之電極設計。

圖6繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板對應其中一個畫素結構所繪製的局部剖面示意圖，其中此剖面圖對應圖2的剖線A-A’，且此處的畫素結構應用了圖4之電極設計。

圖7繪示為本發明另一實施例的第一畫素電極與第二畫素電極的上視圖。

圖8繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板對應其中一個畫素結構所繪製的局部剖面示意圖，其中此剖面圖對應圖2的剖線A-A’，且此處的畫素結構應用了圖7之電極設計。

圖9繪示為本發明一實施例的液晶顯示面板對應其中一個畫素結構所繪製的局部剖面示意圖，其中此剖面圖對應圖2的剖線A-A’，且此處的畫素結構為應用了圖7之電極設計。

100A．．．液晶顯示面板

110．．．第一基板

120．．．第二基板

132A．．．畫素結構

140．．．對向電極層

150．．．液晶層

160．．．聚合物配向層

A-A’．．．剖線

CH．．．通道層

D．．．汲極

E1．．．第一畫素電極

E2．．．第二畫素電極

Es．．．狹縫

Es2．．．第二挾縫

F1．．．第一驅動電場

F2．．．第二驅動電場

G．．．閘極

I1、I2．．．絕緣層

S．．．源極

W1、W2．．．寬度

Claims (12)

1. 一種液晶顯示面板，包括：一第一基板；一第二基板，與該第一基板上下相對；一畫素陣列，配置於該第一基板上，位於該第一基板與該第二基板之間，該畫素陣列包括陣列排列的多個畫素結構，而各該畫素結構包括一第一主動元件、一第一畫素電極以及一第二畫素電極，該第一畫素電極與該第二畫素電極其中一者電性連接該第一主動元件以接收一第一電位，而其中另一者接收不同於該第一電位的一第二電位，其中該第二畫素電極位於該第一畫素電極與該第一基板之間，而該第一畫素電極與該第二畫素電極電性絕緣，且該第一畫素電極具有多個狹縫使該第二畫素電極至少重疊該些狹縫；一對向電極層，配置於該第二基板上，位於該第一基板與該第二基板之間；以及一液晶層，配置於該第一基板與該第二基板之間，該液晶層包括多個負型液晶分子，其中該些負型液晶分子與該第一基板所夾的傾斜角隨該畫素陣列與該對向電極層對該液晶層施加的一電場改變。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第一畫素電極中劃分有行列排列的四個區域而該第一畫素電極的該些狹縫包括多個第一狹縫以及多個第二狹縫，該些第一狹縫與該些第二狹縫分別位於行方向上或是列方向上相鄰的兩個區域中，且各該第一挾縫的一第一延伸方向不平行於各該第二挾縫的一第二延伸方向。
3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示面板，其中該些第一狹縫的寬度彼此相同或是不同。
4. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示面板，其中該些第二狹縫的寬度彼此相同或是不同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第一畫素電極電性連接至該第一主動元件以接收該第一電位而該第二畫素電極接收該第二電位。
6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第一畫素電極接收該第二電位而該第二畫素電極連接至該第一主動元件以接收該第一電位。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，更包括一聚合物配向層，位於該液晶層的一側以使該液晶層的該些負型液晶分子呈現垂直配向。
8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示面板，其中該聚合物配向層為一聚合物穩定配向層。
9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第二畫素電極具有多個條狀部，各該條狀部至少重疊於該些狹縫。
10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第二畫素電極為無狹縫之圖案。
11. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第二電位為一共用電位。
12. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中各該畫素結構更包括一第二主動元件，該第一主動元件與該第二主動元件藉由同一條掃描線驅動而連接至不同的資料線，且該第二電位是藉由該第二主動元件輸入給該第一畫素電極與該第二畫素電極之該另一者。