TW201704829A - 具穩定視角維持率之顯示面板 - Google Patents

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Abstract

一種顯示面板，包括第一基板、第二基板、位於第一、第二基板之間之液晶層。第一基板包括設置於第一基材上之掃描線和資料線，且兩者交錯設置定義至少一畫素區域，畫素區域中之一電極包括兩個延伸部與一彎曲部，兩延伸部實質上平行於資料線延伸方向，彎曲部連接兩延伸部。一光線通過畫素區域產生一第一暗紋對應電極之彎曲部，與複數第二暗紋對應兩個延伸部。其中於第一灰階值時第一暗紋具有第一暗紋寬度，於第二灰階值時第一暗紋具有第二暗紋寬度，第一暗紋寬度與第二暗紋寬度之比值介於2.1~3.0，其中第一灰階值為該顯示面板全部灰階值之一半，且第二灰階值為顯示面板之最高灰階值。

Description

具穩定視角維持率之顯示面板
本發明是有關於一種顯示面板，且特別是有關於一種具有較佳顯示品質之顯示面板。
具顯示面板的電子產品已是現代人不論在工作處理學習上、或是個人休閒娛樂上，不可或缺的必需品，包括智慧型手機(SmartPhone)、平板電腦(Pad)、筆記型電腦(Notebook)、顯示器(Monitor)到電視(TV)等許多相關產品。其中又以液晶顯示面板最為普遍。
液晶顯示面板(LCD)係利用電壓驅動液晶(LCs)轉動進而調整亮度灰階而可構成一種平面顯示器、電子視覺顯示器，及影像顯示器。由於液晶顯示面板在絕大多數應用上具有更簡潔、更輕盈、可攜帶、更低價、更高可靠度、以及讓眼睛更舒適的功能，已經廣泛地取代了陰極射線管顯示器(CRT)，成為最廣泛使用的顯示器，同時提供多樣性包括尺寸、形狀、解析度等多 種選擇。然而，顯示裝置在製作時可能由於製程上的輕微變異卻影響到顯示裝置的顯示品質。因此在製作時需注意製程上的細節，並考量到製得之顯示裝置是否都能具有穩定良好的電子特性和符合產品要求的各項規格，例如符合高良率、良好可靠度、和顯示品質穩定等要求，而不受製程變異的影響。
本發明係有關於一種改善顯示品質的顯示面板，使顯示裝置可較不易受到製程變異影響。
根據本發明一實施例，係提出一種顯示面板，包括 一第一基板、一第二基板、位於第一基板與第二基板之間之一液晶層。第一基板包括設置於一第一基材上之掃描線和資料線，且資料線與掃描線交錯設置並定義至少一畫素區域，該畫素區域中包含一電極，包括兩個延伸部與一彎曲部，兩延伸部實質上平行於資料線的延伸方向，且彎曲部位於兩延伸部之間且連接該延伸部。其中，一光線通過畫素區域產生一第一暗紋與複數第二暗紋，第一暗紋對應電極之彎曲部且該第一暗紋之延伸方向平行於掃描線，第二暗紋則對應兩個延伸部。其中，於一第一灰階值時第一暗紋具有第一暗紋寬度，於一第二灰階值時第一暗紋具有第二暗紋寬度，第一暗紋寬度與第二暗紋寬度之比值介於2.1~3.0，其中第一灰階值為顯示面板全部灰階值之一半，且第二灰階值為顯示面板之最高灰階值。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
S1‧‧‧第一基板
S2‧‧‧第二基板
110‧‧‧第一基材
PX‧‧‧畫素區域
113‧‧‧主動層
120G‧‧‧閘極
121‧‧‧第一絕緣層
122‧‧‧第二絕緣層
124、125、129‧‧‧導通孔
127‧‧‧第三絕緣層
128‧‧‧第四絕緣層
DE‧‧‧源極電極
131‧‧‧第一透明導電層
132‧‧‧第二透明導電層
134、331‧‧‧狹縫
133‧‧‧配向層
132E、330E‧‧‧電極之延伸部
132B、330B‧‧‧電極之彎曲部
SL‧‧‧掃描線
DL‧‧‧資料線
DDL‧‧‧資料線的延伸方向
θDL‧‧‧電極之延伸部與掃描線之夾角
DF1‧‧‧第一暗紋
DDF1‧‧‧第一暗紋之延伸方向
W1‧‧‧第一暗紋寬度
DF2‧‧‧第二暗紋
DDF2‧‧‧第二暗紋之延伸方向
θDF‧‧‧第二暗紋與X方向之夾角
W2‧‧‧第二暗紋寬度
L‧‧‧畫素總長度
LC‧‧‧液晶層
第1A圖為本揭露一實施例之邊緣電場轉換(Fringe Filed Switching，FFS)顯示模式之液晶顯示面板的上視圖。
第1B圖係為第1圖中沿1A-1A線段的一液晶顯示面板剖面示意圖，其為頂部畫素電極形態。
第2圖為本揭露另一實施例之邊緣電場轉換顯示模式之液晶顯示面板的剖面示意圖，其為底部畫素電極形態。
第3A圖繪示本揭露一實施例之單一畫素區域之示意圖。
第3B圖繪示當一光線通過如第3A圖所示之畫素區域時所產生之暗紋示意圖。
第4圖為一顯示面板中不同灰階值與產生之第一暗紋的暗紋寬度之關係圖。
第5圖繪示本揭露一實施例中暗紋寬度比值、中間灰階值的視角均勻度、最高灰階值的視角均勻度以及視角維持率之關係圖。
第6圖係繪示一實施例中顯示面板之RGB三色次畫素在不同灰階值所對應之暗紋寬度。
第7圖繪示可產生高度、中度、低度等不同暗紋寬度比值所 對應之液晶分子排列方式。
第8圖繪示多組不同暗紋寬度比值之單一畫素區域的暗紋圖形。
第9圖繪示可產生較高和較低等不同暗紋寬度比值所對應之畫素電極形狀和液晶分子排列方式。
第10圖繪示兩組不同暗紋寬度比值之單一畫素區域暗紋圖形。
第11A、11B、11C圖分別繪示液晶產生擴張(splay)、扭轉(twist)以及彎曲(bend)等三種形變狀態之示意圖。
第12圖繪示兩組不同暗紋寬度比值之單一畫素區域暗紋圖形。
第13圖繪示第12圖之(1)中距離d所對應之灰階值之曲線圖。
本揭露之實施例係提出一較佳顯示品質之顯示面板，透過調整不同灰階值所對應的暗紋寬度之比值設計，使顯示裝置可達到穩定且不易受到製程變異影響的視角維持率。再者，實施例之顯示面板亦可符合應用產品之良好開口率的需求。因此，根據實施例所提出之設計，可提高產品良率，使製得之顯示面板具有穩定優異的顯示品質。
以下係參照所附圖式詳細敘述本揭露之其中幾組實 施態樣。需注意的是，實施例所提出的多組實施態樣之結構和內容僅為舉例說明之用，本揭露欲保護之範圍並非僅限於所述之該些態樣。需注意的是，本揭露並非顯示出所有可能的實施例，相關領域者可在不脫離本揭露之精神和範圍內對實施例之結構加以變化與修飾，以符合實際應用所需。因此，未於本揭露提出的其他實施態樣也可能可以應用。再者，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製。因此，說明書和圖示內容僅作敘述實施例之用，而非作為限縮本揭露保護範圍之用。再者，實施例中相同或類似的標號係用以標示相同或類似之部分。
再者，說明書與請求項中所使用的序數例如”第一”、”第二”、”第三”等之用詞，以修飾請求項之元件，其本身並不意含及代表該請求元件有任何之前的序數，也不代表某一請求元件與另一請求元件的順序、或是製造方法上的順序，該些序數的使用僅用來使具有某命名的一請求元件得以和另一具有相同命名的請求元件能作出清楚區分。
本揭露之實施例例如是應用於一邊緣電場轉換(Fringe Filed Switching，FFS)顯示模式之液晶顯示面板。第1A圖為本揭露一實施例之邊緣電場轉換(Fringe Filed Switching，FFS)顯示模式之液晶顯示面板的上視圖。第1B圖係為第1A圖中沿1B-1B線段的一液晶顯示面板剖面示意圖。一顯示面板包括一第一基板S1、與第一基板S1相對設置一第二基板S2和設置於第一 基板S1與第二基板S2之間之一液晶層LC。此實施例係以頂部畫素電極(top pixel electrode)形態之液晶顯示面板結構為例作說明，但本揭露並不以此種形態及繪示之細部結構為限。
一實施例中，如第1A圖所示，第一基板S1包括第一基材110和形成於第一基材110上之交錯設置之複數條掃描線SL和複數條資料線DL，且相鄰兩資料線與閘極線掃描線SL交錯而定義出一畫素區域PX。第二基板S2省略了其他元件。
如第1A、1B圖所示，畫素區域PX中包括：薄膜電晶體(TFT)例如包括以低溫多晶矽製成的主動層113係形成於第一基板110上、一第一絕緣層121覆蓋主動層113、雙閘極120G和一第二絕緣層122覆蓋雙閘極120G。其中，薄膜電晶體設置於鄰近於掃描線SL與資料線DL的交錯處，是用以控制畫素區域PX且與資料線DL電性連接的一開關元件。再者，於第二絕緣層122中具有導通孔(via)124和125，金屬材料係填充於導通孔(via)124和125內，以分別形成資料線DL和薄膜電晶體的源極電極(source electrode)DE，因此資料線DL可經由導通孔124與主動層113電性連接，源極電極DE可經由導通孔125與主動層113電性連接。再者，一第三絕緣層127係覆蓋第二絕緣層122、資料線DL和源極電極DE。第三絕緣層127上方更包括一第一透明導電層131(未出現於第1A圖中)、一第二透明導電層132位於第一透明導電層131上方、一第四絕緣層128於第一透明導電層131與第二透明導電層132之間、和一配向層133覆蓋該第二透 明導電層132。如第1B圖所示之實施例是以位於上方的第二透明導電層132與資料線DL作電性連接，此時位於上方的第二透明導電層132為畫素電極，下方之第一透明導電層131為共同電極，如第1B圖所示之結構又稱為頂部畫素電極(top pixel electrode)形態之液晶顯示面板結構，因此如第1B圖所示，一導通孔(via)129貫穿第四絕緣層128(位於第一透明導電層131與第二透明導電層132之間)和第三絕緣層127(位於TFT和第一透明導電層131之間)以暴露出源極電極DE，第二透明導電層132之材料係填充於導通孔129內以連接源極電極DE，透過主動層113進而電性連接資料線DL。
一實施例中，第一絕緣層121、第二絕緣層122、第四絕緣層128可為無機材料絕緣層，可選用相同或不同之無機材料，例如是SiOx或是SiNx或是其他可應用之材料。第三絕緣層127可為有機材料絕緣層，例如是过氟烷基化物(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物，Polyfluoroalkoxy，PFA)，做為隔絕TFT和第一透明導電層131之一平坦化層；於其他實施例中，第三絕緣層127亦可為彩色濾光層材料，此時即為彩色濾光層與薄膜電晶體TFT位於同一基板上(Color filter on array，COA)的實施例。然而本揭露並不以此為限。亦可選用其他有機材料或是無機材料或其組合製作第三絕緣層127。一實施例中，第一透明導電層131和第二透明導電層132例如相距約50nm~約700nm。一實施例中，如隔絕TFT和第一透明導電層131之第三絕緣層127為一有 機絕緣層，第一透明導電層131和第二透明導電層132例如是相距約300nm~約700nm；例如約500nm。另一實施例中，如隔絕TFT和第一透明導電層131之第三絕緣層127為一無機絕緣層，第一透明導電層131和第二透明導電層132例如是相距約50nm~約300nm；例如相距約150nm~約200nm。然該些數值僅為舉例說明，並非用以限制本揭露可應用之範圍。
另外，實施例提出之電極包括複數個電極分枝(branches)和狹縫(slits)各位於電極分枝之間，如第1A、1B圖所示，第二透明導電層132(電極)具有多個狹縫(slits)134，狹縫134的延伸方向實質上平行於資料線DL的方向。一實施例中，狹縫134例如是(但不限制的)各具有寬度為1.5μm-4μm範圍之間。一實施例中，電極分枝例如是(但不限制的)各具有寬度為1.5μm-4μm範圍之間。另外，如第1B圖所示之第一透明導電層131可不具狹縫(如第1B圖所示)或是具有狹縫，本揭露對此並不限制。
再者，於某些實施例中，顯示面板的薄膜電晶體例如是如第1B圖所示之頂部閘極(top-gate)結構。在另一些實施例中，顯示面板的薄膜電晶體也可以是底部閘極(bottom-gate)結構。不論是頂部閘極(top-gate)結構或是底部閘極(bottom-gate)結構，都是本揭露可應用之實施態樣。
第2圖為本揭露另一實施例之邊緣電場轉換(Fringe Filed Switching，FFS)顯示模式之液晶顯示面板的剖面示意圖，其為頂部共用電極(top common electrode)形態。第2圖與第1A 圖中相同元件係標示相同標號，且元件細節請參照上述，在此不再贅述。與第1B圖不同的是，第2圖中是以位於下方之第一透明導電層131與資料線DL作電性連接，此時位於上方的第二透明導電層132為共同電極，下方之第一透明導電層131為畫素電極，而如第2圖所示之結構又稱為頂部共用電極(top common electrode)形態之液晶顯示面板結構，此時上方的第二透明導電層132具有狹縫134，而第一透明導電層131可具有狹縫或是不具有狹縫均可。因此如第2圖所示之導通孔(via)129是貫穿第三絕緣層127，第三絕緣層127位於薄膜電晶體之源極電極DE和第一透明導電層131之間，且於導通孔129暴露出源極電極DE，第二透明導電層132之材料係填充於導通孔129內以連接源極電極DE，透過主動層113進而電性連接資料線DL。
一般邊緣電場轉換(FFS)顯示模式之液晶顯示面板中通常在一個畫素區域PX中產生上下兩個視域(domains)，而畫素區域PX的電極形狀亦配合多視域而有相應設計，例如第1A圖所示之ㄑ字形。以下係以一個畫素區域有上下兩視域為例作說明(但本揭露之應用不限制於此)，而電極則相應地包含兩個延伸部132E與一彎曲部132B，且彎曲部132B位於兩延伸部132E之間且連接兩延伸部132E。於第1B圖之頂部畫素電極實施例中，畫素區域PX中之第二透明導電層132與TFT電性連接。於第2圖之頂部共用電極實施例中，畫素區域PX中之第一透明導電層131與TFT電性連接，其彎曲部與延伸部即以共用電極位於該畫素區 域PX範圍內之圖案定義彎曲部與延伸部。
請參照第3A、3B圖。第3A圖繪示本揭露一實施例之單一畫素區域之示意圖，其中畫素區域PX中的電極包含兩個延伸部330E、一彎曲部330B與兩個狹縫331，兩延伸部330E實質上平行於資料線DL的延伸方向，且彎曲部330B位於兩延伸部330E之間且連接兩延伸部330E。例示之實施例中，掃描線SL為直線佈線形式且其延伸方向平行X方向，資料線DL並非與掃描線SL垂直，但大致上具有一實質上的延伸方向(Y方向)。但局部的資料線，例如在第3A圖中在XY座標軸上標示之方向DDL，其與掃描線(X方向)呈一夾角θDL。當然其他實施例中，掃描線SL亦可為非直線佈線形式，但大致上仍具有一實質上的延伸方向(X方向)。一實施例中，電極之兩延伸部330E與掃描線SL具有一夾角，該夾角實質上等於夾角θDL且介於80-87度範圍，例如84度，但本揭露並不以此態樣和夾角範圍為限。兩延伸部330E與掃描線SL的夾角θDL亦可不相同。
第3B圖繪示當一光線通過如第3A圖所示之畫素區域時所產生之暗紋示意圖。光線通過畫素區域時係產生一第一暗紋(dark fringe)DF1與複數第二暗紋DF2，第一暗紋DF1對應電極之彎曲部330B，且第一暗紋DF1之延伸方向(如第3B圖中在XY座標軸上標示之方向DDF1，其平行X方向)係實質上平行於掃描線SL，該些第二暗紋DF2對應電極之兩個延伸部330E，且第二暗紋DF2之延伸方向(如第3B圖中在XY座標軸上標示之方向 DDF2，其與X方向呈一夾角θDF)實質上平行於兩延伸部330E。
另外，當光線通過畫素區域產生的第一暗紋DF1，即如第3B圖所示其延伸方向例如是平行於掃描線SL(X方向)，其暗紋寬度係隨灰階值的提高而降低(暗紋寬度變細)。第4圖為一顯示面板中不同灰階值與產生之第一暗紋的暗紋寬度之關係圖。以具有0~255灰階值(全部灰階值為256個灰階)之一顯示面板為例，比較最高灰階值255和中間灰階值128的暗紋寬度，發現中間灰階值128的第一暗紋DF1之暗紋寬度(例如4個單位)是最高灰階值255的第一暗紋DF1之暗紋寬度(例如1.54個單位)的2.6倍。於本揭露中，係研究暗紋寬度與視角均勻度以及視角維持率之間的關係，透過調整不同灰階值所對應的暗紋寬度之比值設計，使顯示裝置可達到穩定且不易受到製程變異影響的較佳視角維持率。
顯示面板的視角均勻度，可定義如下：於z軸夾角θ=60度和水平軸夾角φ=90下之亮度(luminance)除以於z軸夾角θ=60度和水平軸夾角φ=0下之亮度。其中，亮度(luminance)是指一光源單位在給定方向上單位面積單位立體角內所發出的的光通量。因此，視角均勻度可簡單以式(1)表示：Lum(θ60,φ90)/Lum(θ60,φ0)......(1)
顯示面板的視角維持率，則可定義為：中間灰階值的視角均勻度/最高灰階值的視角均勻 度。
其中，中間灰階值和最高灰階值當視實際應用之顯示面板的規格而定，中間灰階值通常為全部灰階值的一半。例如，若應用之顯示面板其灰階值為0~63，則最高灰階值為63，全部灰階值為64個灰階，則中間灰階值為32。若應用之顯示面板其灰階值為0~255，則最高灰階值為255，全部灰階值為256個灰階，則中間灰階值為128。若應用之顯示面板其灰階值為0~1023，則最高灰階值為1023，全部灰階值為1024個灰階，則中間灰階值為512。
因此，對灰階值為0~255之顯示面板實施例而言，其顯示面板的視角維持率則可以式(2)表示：128灰階值之視角均勻度/255灰階值之視角均勻度......(2)
請參照第5圖，其繪示本揭露一實施例中暗紋寬度比值、中間灰階值的視角均勻度、最高灰階值的視角均勻度以及視角維持率之關係圖。其中，暗紋寬度比值係為中間灰階值(例如128)的暗紋寬度除以最高灰階值(例如255)的暗紋寬度，左邊y軸座標值為中間灰階值和最高灰階值的視角均勻度，而右邊y軸座標則為視角維持率(中間灰階值與最高灰階值兩者的視角均勻度相除)。如第5圖所示，在暗紋寬度比值小於2.1時，視角維持率的變化幅度很大；而在暗紋寬度比值在大於2.1後，例如介於約2.1~約3.0時，視角維持率則維持穩定。因此，在暗紋寬度比值 大於2.1例如介於約2.1~約3.0之區間，是不容易受到製程影響的穩定區間。而暗紋寬度比值越高，該畫素之開口率就越低，因此暗紋寬度比值的上限選擇可根據實際畫素之開口率來考量，例如當暗紋寬度比值大於3.0時，暗紋已經過寬，畫素之開口率偏低，因此可選擇約3.0為上限值。
另外，對於具有彩色濾光層之顯示面板，以RGB三色次畫素為例，由於人眼對於綠色最敏銳，綠色次畫素影響畫素穿透率最大，因此在應用設計上希望可以提高綠色次畫素的穿透率。而穿透率會受暗紋寬度影響，暗紋寬度越窄正視穿透率越高。第6圖係繪示一實施例中顯示面板之RGB三色次畫素在不同灰階值所對應之暗紋寬度。應用本揭露之實施方式使綠色次畫素在最高灰階值時之中間暗紋寬度(即第一暗紋DF1寬度)降低，以獲得最大亮度，進而提高其穿透率。因此，於一實施例中，當光線通過畫素區域PX產生暗紋，如前述第3A、3B圖之第一暗紋DF1與第二暗紋DF2，畫素區域PX為綠色次畫素時，於最高灰階值時第一暗紋具有第一綠色暗紋寬度，畫素區域PX為紅色次畫素時，於最高灰階值時第一暗紋具有第一紅色暗紋寬度，畫素區域PX為藍色次畫素時，於最高灰階值時第一暗紋具有第一藍色暗紋寬度，其中，第一綠色暗紋寬度小於第一紅色暗紋寬度，第一綠色暗紋寬度小於第一藍色暗紋寬度。
以下係提出3種可達到實施例之第一暗紋寬度與第二暗紋寬度之比值(如2.1~3.0)的技術手段為例作說明，但本揭露 並不僅限制於使用該些內容細節，其他可完成實施例提出之第一、第二暗紋寬度比值之技術手段亦可應用。
<以光配向層之曝光方式控制暗紋寬度比值>
本揭露係可應用於具有光配向層(photo alignment)之顯示面板，例如在第一透明導電層131和第二透明導電層132上分別形成例如是聚醯亞胺(polyimide,PI)所構成之光配向層，以UV光照射光配向層以確定光配向層之配向方向。實施例中，可應用之其中一種技術手段是利用對光配向層的曝光方式來控制最高灰階值與中間灰階值所對應之暗紋寬度，來達到適當的暗紋寬度比值(中間灰階值(ex：128)的暗紋寬度除以最高灰階值(ex：255)的暗紋寬度)，如前述討論的大於2.1(ex：介於約2.1~約3.0)之暗紋寬度比值，使視角維持率維持穩定且不易受到製程影響。
請參照第7圖，其繪示可因為不同配向方向而產生高度、中度、低度等不同暗紋寬度比值所對應之液晶分子排列方式，其中橫向之(A)系列分別為可產生高度暗紋寬度比值之無電壓(I)、施加低電壓(II)和施加高電壓(III)下的三種液晶分子排列，(B)系列分別為可產生中度暗紋寬度比值之無電壓(I)、施加低電壓(II)和施加高電壓(III)下的三種液晶分子排列，(C)系列分別為可產生低度暗紋寬度比值之無電壓(I)、施加低電壓(II)和施加高電壓(III)下的三種液晶分子排列。因此，第7圖中直行之(I)代表沒有施加電壓，單純靠光配向層之配向力所形成的液晶分子排列，(II)代表施加低電壓之中間灰階值(ex：128)而造成的液晶分子排列，(III) 代表施加高電壓之最高灰階值(ex：255)而造成的液晶分子排列。
第7圖中，僅簡單繪示出單一畫素區域中之電極圖案，省略其他元件。該電極包括含兩延伸部330E與一彎曲部330B，且彎曲部330B位於兩延伸部330E之間且連接兩延伸部330E。延伸部330E的延伸方向例如是XY座標軸上標示之方向DDL，方向DDL係資料線DL局部的延伸方向，且箭號代表液晶分子在該區域中之排列方向。
因此，利用第7圖的配向方向的調整之設計方式，造成之液晶分子排列方式，可形成不同的暗紋圖案，如第8圖所示，可同時參看第7圖和第8圖。第8圖繪示多組不同暗紋寬度比值之單一畫素區域暗紋圖形，並於各組標示出於中間灰階值如128(第一灰階值)時所產生之第一暗紋的第一暗紋寬度W1以及於最高灰階值如255(第二灰階值)時所產生之第二暗紋的第二暗紋寬度W2，其中第一暗紋之延伸方向如xy座標軸上標示之方向DDF1(平行X方向)係實質平行於掃描線SL延伸方向。第8圖中，(1)具有暗紋寬度比值3.4，(2)具有暗紋寬度比值2.6，(3)具有暗紋寬度比值2.13，(4)具有暗紋寬度比值1.9，(5)具有暗紋寬度比值1.8。
請參看第7圖以負型液晶為例之(A)系列的(I)、(II)和(III)以及第8圖之(1)或(2)等圖示。如欲產生高度的暗紋寬度比值(例如3.4或2.6或其他高比值)，在對光配向層進行曝光以確定配向方向時，則使對應電極彎曲部330B之區域於光配向後可對 液晶分子(ex：在XY平面上轉動的水平液晶)產生一預轉動之角度而使液晶分子與掃描線SL預呈一φ角(pre-φ方位角)，因此在無施加任何電壓的情況下，如第7圖之(A)-(I)圖所示，液晶分子在對應電極彎曲部330B之區域就會產生相對於內縮的排列方式，而對應電極延伸部330E之區域的液晶分子則維持與掃描線SL平行的排列方式。當電壓增大，例如施加低電壓達到中間灰階值(ex：128)(第7圖之(A)-(II))，對應電極彎曲部330B區域的液晶分子逐漸向外轉動。當施加高電壓達到最高灰階值(ex：255)(第7圖之(A)-(III))，對應電極彎曲部330B區域與延伸部330E區域的液晶分子皆可沿電場之等電位線方向排列。如此，可利用對光配向層的曝光方式來達到中間灰階值與最高灰階值所對應之暗紋寬度(W1 & W2)，進而控制兩者之間的暗紋寬度比值(W1/W2)。
類似地，如欲產生中度的暗紋寬度比值(例如2.13或1.9或其他中度比值)，在對光配向層進行曝光以確定配向方向時，可使對應電極彎曲部330B區域與延伸部330E區域的液晶分子於光配向後呈現如第7圖之(B)-(I)所示之排列方式，而在施加低電壓和高電壓下，液晶分子分別呈現如第7圖之(B)-(II)與(B)-(III)所示之排列方式。而如果令對應電極彎曲部330B區域的液晶分子於光配向後呈現如第7圖之(C)-(I)所示之外擴的排列方式，則可能產生較低的暗紋寬度比值(例如1.8或其他低比值)。
一實施例中，利用如上述第7圖之方式於光配向層進行曝光後，如對應電極彎曲部330B區域中液晶分子與掃描線 SL預呈之一φ角(pre-φ)時，有對應之暗紋寬度比值產生。例如第8圖之(1)中，φ角為內縮5度，可產生暗紋寬度比值3.4；第8圖之(2)中，φ角為內縮0.5度，可產生暗紋寬度比值2.6；第8圖之(3)中，φ角為外擴20度，可產生暗紋寬度比值2.13；第8圖之(4)中，φ角為外擴40度，可產生暗紋寬度比值1.9；第8圖之(5)中，φ角為外擴60度，可產生暗紋寬度比值1.8。
另外，第8圖中亦於各組暗紋圖形中標示出於中間灰階值如128(第一灰階值)時，產生暗紋後之畫素區域的暗紋佔比，其中暗紋佔比定義為：Y方向上的第一暗紋寬度(W1)/畫素總長度L。第8圖-(1)，於中間灰階值如128時產生暗紋佔比15.4%；第8圖-(2)，於中間灰階值如128時產生暗紋佔比11.7%；第8圖-(3)，於中間灰階值如128時產生暗紋佔比11.0%；第8圖-(4)，於中間灰階值如128時產生暗紋佔比9.5%；第8圖-(2)，於中間灰階值如128時產生暗紋佔比8.8%。暗紋佔比越高，該畫素之開口率越低。可根據實際應用之開口率要求來考量第一暗紋寬度與第二暗紋寬度之比值的上限。例如，當暗紋寬度比值超過3，於中間灰階值(如128)時產生暗紋佔比若偏高(例如暗紋寬度比值3.4，暗紋佔比超過15%)，這表示暗紋已經過寬，畫素之開口率偏低。因此，於一實施例中，可選擇適當的暗紋寬度比值(中間灰階值(ex：128)的暗紋寬度除以最高灰階值(ex：255)的暗紋寬度)，例如約2.1~約3.0，除了使視角維持率維持穩定且不易受到製程影響，也可符合應用產品具有良好開口率的需求。
<以畫素電極之形狀變化來控制暗紋寬度比值>
實施例中，可應用之其中一種技術手段是利用畫素電極之形狀變化來控制最高灰階值與中間灰階值所對應之暗紋寬度，以達到適當的暗紋寬度比值(中間灰階值(ex：128)的暗紋寬度除以最高灰階值(ex：255)的暗紋寬度)，如前述討論的大於2.1(ex：介於約2.1~約3.0)之暗紋寬度比值，使視角維持率維持穩定且不易受到製程影響。於另一實施例中，亦可利用共用電極對應畫素區域內之狹縫圖案形狀變化，類似於畫素電極圖案延伸部與彎區部設計之圖案來控制最高灰階值與中間灰階值所對應之暗紋寬度比。
請參照第9圖，其繪示可產生較高和較低等不同暗紋寬度比值所對應之畫素電極形狀和液晶分子排列方式，其中橫向之(A)系列分別為可產生較高暗紋寬度比值(如2.86或其他高比值)之無電壓(I)、施加低電壓(II)和施加高電壓(III)下的三種液晶分子排列，(B)系列分別為可產生較低暗紋寬度比值(如2.26或其他中低比值)之無電壓(I)、施加低電壓(II)和施加高電壓(III)下的三種液晶分子排列。同樣的，標示之箭號係代表液晶分子在該區域中之排列方向。第9圖中，可產生較高暗紋寬度比值的(A)系列，其電極之兩延伸部330E同前述實施例係平行資料線DL的延伸方向，但電極之彎曲部330B則改變形狀使其兩側邊皆垂直於掃描線SL的延伸方向(i.e.平行於Y方向)。請參看第9圖之(A)系列的(I)、(II)和(III)以及第10圖之(1)等圖示。如欲產生較高的 暗紋寬度比值(例如2.86或其他高比值)，改變電極彎曲部330B之形狀。在無施加任何電壓的情況下，如第9圖之(A)-(I)圖所示，液晶分子依配向膜之配向力排列，因此液晶分子在對應電極延伸部330E和彎曲部330B皆維持與掃描線SL平行的排列方式。當電壓增大，例如施加低電壓達到中間灰階值(ex：128)(第9圖之(A)-(II)圖)，對應電極彎曲部330B區域的液晶分子逐漸向外轉動。當施加高電壓達到最高灰階值(ex：255)(第9圖之(A)-(III)圖)，對應電極彎曲部330B區域與延伸部330E區域的液晶分子皆可沿電場之等電位線方向排列。如此，可利用特殊的畫素電極形狀來達到中間灰階值與最高灰階值所對應之暗紋寬度(W1 & W2)，進而控制兩者之間的暗紋寬度比值(W1/W2)。
另外，第9圖中，可產生較低暗紋寬度比值的(B)系列，其電極之兩延伸部330E同前述實施例係平行資料線DL的延伸方向，但改變電極形狀使彎曲部330B的側邊更突出於延伸部330E之一側，亦即彎曲部330B所呈現之V型夾角αB小於兩延伸部330E之V型夾角αE。請參看第9圖之(B)系列的(I)、(II)和(III)以及第10圖之(2)等圖示。如欲產生較低的暗紋寬度比值(例如2.26或其他低比值)，改變電極彎曲部330B之形狀如第9圖之(B)系列。在無施加任何電壓的情況下，如第9圖之(B)-(I)圖所示，液晶分子依配向膜之配向力排列，因此液晶分子在對應電極延伸部330E和彎曲部330B皆維持與掃描線SL平行的排列方式。當電壓增大，例如施加低電壓達到中間灰階值(ex：128)(第9 圖之(B)-(II))，對應電極彎曲部330B區域的液晶分子逐漸向外轉動。當施加高電壓達到最高灰階值(ex：255)(第9圖之(B)-(III))，對應電極延伸部330E區域的液晶分子沿電場之等電位線方向排列，而對應彎曲部330B區域的液晶分子向外轉動之角度雖有更大但尚未達到如延伸部330E區域之液晶分子的排列方式(因此第10圖中如(2)所示之最高灰階值所對應之暗紋寬度W2會略大於如(1)所示之最高灰階值所對應之暗紋寬度W2)。如此，可利用特殊的畫素電極形狀來達到中間灰階值與最高灰階值所對應之暗紋寬度(W1 & W2)，進而控制兩者之間的暗紋寬度比值(W1/W2)，以達到適當的暗紋寬度比值，使視角維持率維持穩定且不易受到製程影響。
因此，利用第9圖的畫素電極之形狀設計而造成之液晶分子排列方式，可形成不同的暗紋圖案，如第10圖所示，可同時參看第9圖和第10圖。請參照第9圖，其繪示兩組不同暗紋寬度比值之單一畫素區域暗紋圖形，並於各組標示出於中間灰階值如128(第一灰階值)時所產生之第一暗紋的第一暗紋寬度W1以及於最高灰階值如255(第二灰階值)時所產生之第二暗紋的第二暗紋寬度W2，其中第一暗紋之延伸方向如XY座標軸上標示之方向DDF1(平行X方向)係平行於掃描線SL。第9圖中，(1)具有暗紋寬度比值2.86，(2)具有暗紋寬度比值2.26。
<以液晶參數來控制暗紋寬度比值>
如以巨觀角度觀察液晶，可將液晶分子視為彈性 體。當液晶經不同方向受力時，會產生擴張(splay)、扭轉(twist)以及彎曲(bend)等三種形變，而K11、K22、K33則分別代表擴張(splay)、扭轉(twist)以及彎曲(bend)形變的彈性係數。所以液晶分子容易受作用力、電場、磁場等外界影響而變形。請參照第11A、11B、11C圖，其分別繪示液晶產生擴張(splay)、扭轉(twist)以及彎曲(bend)等三種形變狀態之示意圖。實施例中，可應用之其中一種技術手段是利用不同彈性係數的液晶來控制最高灰階值與中間灰階值所對應之暗紋寬度，以達到適當的暗紋寬度比值，如前述討論的大於2.1(ex：介於約2.1~約3.0)之暗紋寬度比值，使視角維持率維持穩定且不易受到製程影響。
請參照第12圖，其繪示兩組不同暗紋寬度比值之單一畫素區域暗紋圖形，並於各組標示出於中間灰階值如128(第一灰階值)時所產生之第一暗紋的第一暗紋寬度W1以及於最高灰階值如255(第二灰階值)時所產生之第二暗紋的第二暗紋寬度W2，其中第一暗紋之延伸方向如xy座標軸上標示之方向DDF1(平行X方向)係平行於掃描線SL之實質延伸方向。第12圖中，(1)係選用較低擴張(splay)彈力常數K11之液晶，可產生較大的暗紋寬度比值2.93，(2)係選用較高擴張(splay)彈力常數K11之液晶，可產生較低的暗紋寬度比值2.42。
一實施例中，液晶層之液晶其擴張(splay)彈力常數K11係為10-20的範圍；一實施例中，液晶層之液晶其彎曲(bend)彈力常數K33係為10-25的範圍，可達到適當的暗紋寬度比值， 如介於約2.1~約3.0，使視角維持率維持穩定且不易受到製程影響。
根據上述，實施例中係可利用對光配向層的曝光方式(調整對應電極彎曲部330B區域中液晶分子與掃描線SL預呈之φ角大小，來達到中間灰階值與最高灰階值所對應之暗紋寬度(W1和W2)、或是利用改變電極形狀、或是選擇適合的液晶參數(如彈力常數K11或K33等)，進而控制兩者之間的暗紋寬度比值(W1/W2)落於可使視角維持率維持穩定且不易受到製程影響的一區間範圍，例如約2.1~約3.0。當然，除上述三種技術手段，其餘可達到控制中間灰階值與最高灰階值所對應之暗紋寬度及其比值之技術手段，都屬本揭露可採用之手段。
另外，實施例中暗紋寬度可以採用如下方式決定。請參照第12圖之(1)，對於中間灰階值如128(第一灰階值)時所產生的暗紋圖形進行量測，暗紋圖形中對於與第一暗紋垂直並跨越第一暗紋的ab兩點距離d進行灰階輸出，例如以影像擷圖軟體對至少該段距離d的影像輸出灰階值，請參照第13圖，其繪示第12圖之(1)中距離d所對應之灰階值之曲線圖。假設距離d中最大灰階值為100，最低灰階值為50，則以半高寬(FWHM，full width at half maximum)即灰階值75所對應的谷部寬度做為暗紋寬度，因而獲得第12圖之(1)中第一暗紋的第一暗紋寬度W1。實施例中所有的暗紋寬度皆可適用。再者，一實施例中，暗紋量測例如是使用目鏡10X Olympus，物鏡50X Olympus，光源是產品自身背 光模組，和感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)型號Motic Moticam 2300。
綜上所述，實施例所提出之顯示面板，利用中間灰階值所對應之第一暗紋寬度(W1)與最高灰階值所對應之第二暗紋寬度(W2)的不同，來調整不同灰階值所對應的暗紋寬度之比值(W1/W2)。藉由控制兩者之間的暗紋寬度比值(W1/W2)使其落於可使視角維持率維持穩定且不易受到製程影響的一區間範圍，例如W1/W2約2.1~約3.0，進而使顯示裝置可達到相當穩定的視角維持率，不易受到製程變異的影響，且亦可符合應用產品具有良好開口率的需求。因此，根據實施例所提出之設計，可提高產品良率，使製得之顯示面板具有穩定優異的顯示品質。
如上述內容與圖示之結構，是用以敘述本揭露之部分實施例，而非用以限制本揭露之範圍。其他不同結構之實施例，例如第一、第二透明導電層上的圖案(包括間隙數目、間隙寬度、電極分枝之寬度...等等)、或是資料線與掃描線SL之延伸方向所夾之角度、或是間隙端部是否有彎曲...等等，都是屬本揭露可應用之範圍。再者，顯示面板的態樣不論是頂部畫素電極形態或是頂部共用電極形態或是其他態樣都可應用本揭露。再者，是否使用光配向層或是使用磨刷配向的方式完成液晶分子配向，都可應用本揭露。一實施例中，液晶層之液晶分子例如是具有預傾角介於0度到4度範圍(例如應用光配向層其液晶預傾角例如0度，應用磨刷配向層其液晶預傾角例如2度)。且液晶分子亦不限 於正型液晶或是負型液晶。通常知識者當知，本揭露之相關結構係視實際應用之需求而可能有相應的調整和變化。
綜上所述，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。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，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。

Claims (16)

  1. 一顯示面板，包括：一第一基板，包括；一掃描線，設置於一第一基材上；和一資料線，設置於該第一基材上，且與該掃描線交錯設置，並定義至少一畫素區域，該畫素區域中包含：一電極，包含兩個延伸部與一彎曲部，兩該延伸部實質上平行於該資料線的延伸方向，且該彎曲部位於該兩延伸部之間且連接兩該延伸部；一第二基板，與該第一基板相對設置；和一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間；其中，一光線通過該畫素區域產生一第一暗紋與複數第二暗紋，該第一暗紋對應該電極之該彎曲部且該第一暗紋之延伸方向平行於該掃描線，該些第二暗紋對應該兩個延伸部，其中，於一第一灰階值時該第一暗紋具有第一暗紋寬度，於一第二灰階值時該第一暗紋具有第二暗紋寬度，該第一暗紋寬度與該第二暗紋寬度之比值介於2.1~3.0，其中該第一灰階值為該顯示面板全部灰階值之一半，且該第二灰階值為該顯示面板之最高灰階值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該畫素區域為綠色次畫素時，於該第二灰階值時該第一暗紋具有第一綠色暗紋寬度，該畫素區域為紅次色畫素時，於該第二灰階值時該第 一暗紋具有第一紅色暗紋寬度，且該第一綠色暗紋寬度小於該第一紅色暗紋寬度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該畫素區域為藍色次畫素時，於該第二灰階值時該第一暗紋具有第一藍色暗紋寬度，且該第一綠色暗紋寬度小於該第一藍色暗紋寬度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該些第二暗紋之延伸方向係實質上平行於兩該延伸部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第二灰階值為該顯示面板之一最高灰階值，該第一灰階值為該顯示面板之一中間灰階值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該液晶層之液晶其擴張(splay)彈力常數K11係為10-20的範圍。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該液晶層之液晶其彎曲(bend)彈力常數K33係為10-25的範圍。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該液晶層之液晶分子具有預傾角介於0度到4度範圍。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該電極之兩該延伸部與該掃描線具有一夾角於80-87度範圍。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該電極包括複數個電極分枝(branches)和狹縫(slits)各位於該些電極分枝之間，各該電極分枝包括兩該延伸部與位於兩該延伸部之間並分別與兩該延伸部連接之該彎曲部。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板，其中該些狹縫各具有寬度為1.5μm-4μm範圍之間。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板，其中該些電極分枝各具有寬度為1.5μm-4μm範圍之間。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該畫素區域中更包括：一薄膜電晶體(TFT)、一第一透明導電層位於該薄膜電晶體上方、一絕緣層位於該薄膜電晶體和該第一透明導電層之間、和一第二透明導電層位於該第一透明導電層上方，且該電極係為該第一透明導電層和該第二透明導電層其中之一並與該薄膜電晶體電性連接。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示面板，其中該第一透明導電層和該第二透明導電層相距50nm~700nm。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之顯示面板，其中位於該薄膜電晶體和該第一透明導電層之間的該絕緣層係為一有機絕緣層，該第一透明導電層和該第二透明導電層相距300nm~700nm。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之顯示面板，其中位於該薄膜電晶體和該第一透明導電層之間的該絕緣層係為一無機絕緣層，該第一透明導電層和該第二透明導電層相距50nm~300nm。
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