TW412658B - Liquid crystal display apparatus having pixels of different orientation - Google Patents

Description

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五、發明説明（i) 經濟部中央榡隼局貝工消費合作社印製 本發明係有關於一種精密矩卩車型（acitve matrix-type) 液晶顯示（liquid crystal display ; LCD)裝置，特別是有 關於種扭轉向列模式（twisted nematic mode ; TN-mode) 而具有不同排列方向像素之LCD裝置。 精密矩陣型LCD裝置很薄，而常被用於各種不同的 顯示裝置。因為此種精密矩陣型LCD裝置具有獨立被驅 動的像素電極（pixel electr〇des)，所以，基於負載比率減 少的因素’其顯示對比亦減少。 與精密矩陣型LCD裝置一樣，TN-模式LCD裝置， 其中介於像素電極與反向電極之間液晶排列方向是成捻 合之關閉狀態。 在第一習知TN_模式LCD裝置中，液晶的排列方向 對一像素而言是相同的。其詳細的說明如下述。 然而，上述第一習知TN_模式LCD裝置，其液晶分子的 方向對應於中心並非對稱，所以大幅減少視角（Wsuai angle)之可信賴度。 在第二習知TN-模式LCD裝置中，用於一像素的每 一液晶被分割為二個TN層。亦即是，一 τΝ層的研磨 (rubbing)方向與另一 ΤΝ層的研磨方向相反。因此，液晶 分子的排列方向對稱於中心，所以增進視角可信賴度。 其詳細說明亦如上述。 然而上述第二習知ΤΝ-模式LCD裝置’在兩ΤΝ層 之間產生液晶排列方向的不連續。因此，若是光線從液 本紙張尺度適财國國家標準（CNS) Α4規格（2]QX297公董 — —II--T--^--A-- (請先閲讀f.面之注意事項再填寫本頁) 訂 412658 A7 _____ B7 五、發明説明（2) ~ 晶排列方向的不連續處穿過而損失，則降低顯示對比。 第三習知TN-模式LCD裝置（參照JhA_5_2242l〇)， 在液晶排列方向的不連續處備有一光線遮蔽層，可以減 少光線從此處損失。其詳細說明亦如下述。 然而上述第三習知TN-模式LCD裝置，光線遮蔽層 與液aa排列方向不連績區的對準（aiignment)並不穩定，因 此，光線遮蔽層難以完全遮蔽光線穿過液晶排列方向的 不連續處之損失。 本發明的目的是提供一種LCD裝置，其具有不同的 液晶排列方向的像素，可以完全遮蔽光線從液晶排列方 向的不連續區穿過之損失。 根據上述目的，本發明提供一種液晶顯示裝置，包 括：第一與第二基板（1、2)，其具有一液晶層介於中間； 複數個像素電極（ΕΜ)，形成於該第一基板上；一反向電極 (counter electrode)，形成於該第二基板上，而該些像素 經濟部中央標準局貝工消費合作社印袋 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 電極其一之該液晶層被分割成為不同液晶排列方向的複 數個區域（LA、LB); —開口（8丨）用以對準不同液晶排列 方向所形成的液晶排列方向不連續區。並且具有複數個 導電光線遮蔽層（6) ’各別對準該開口之一。並且對該導 電光線遮蔽層施加偏壓電壓。 為了使本發明更容易清楚地了解，以下配合圖式與 習知技術比較而詳細加說明。 《圖式之簡單說明》 第1圖為習知精密矩陣型LCD裝置的電路圖； 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) Λ4規格（2 j 〇 X m公楚） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 412658 A7 B7五、發明説明（3) 第2A、2B、2C圖為顯示第1圖裝置的操作時間 圖； 第3A圖為說明第一習知TN-模式LCD裝置的平面 圖， 第3B圖為沿第3A圖之B-B線剖開之斷面圖； 第4A圖為說明第二習知TN-模式LCD裝置的平面 圖， 第4B圖為沿第4A圖之B-B線剖開之斷面圖； 第5A至第5F圖為第4A與第4B圖之TN-模式LCD 裝置之定向層（oriented layer)製造方法的說明圖； 第6A與6B圖為說明第三習知TN-模式LCD裝置的 剖面圖； 第7A與7B圖為較早期所提出的TN-模式LCD裝 置： 第8A圖為根據本發明第一實施例之TN-模式LCD 裝置的平面圖； 第8B圖為沿第8A圖之B-B線剖開之斷面圖； 第9A圖為根據本發明第二實施例之TN-模式LCD 裝置的平面圖；以及 第9B圖為第9A圖之LCD裝置的電路圖。 實施例 在說明較佳實施例之前，請先參照第1、2A、2B、 2C、3A、3B、4A、4B、5A 至 5F、6A、6B、7A、 與7B圖說明習知技術與較早所提出的LCD裝置。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國囤家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 412658 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 凊參照第1圖，其為習知精密矩陣型LCD裝置的電 路圖’所提出的DLl、DL2DL„代表汲極匯流排線（或 訊號線），而GL]、GL2......GLn代表閘極匯流排線（或掃 描線）。而介於汲極匯流排線DLi、DL2 ......DLm與閘 極匯流排線GL!、GL2 ......GLn之區間裝設有複數個像 素 Pl1、......’而上述像素 Pij(i=i、2 ......m ； j = 1 ' 2、…"n)包括薄獏電晶體TFTsQij與液晶單元Cij。 每一個 TFTs Qij(i=l、2 ....... ； j=i . 2 ' …·.n)具有 一及極（drain) ’其連接至汲極匯流排線DLi、DL2、 …··DLni其中之一；一閘極（gate)，其連接至閘極匯流排線 GL丨GL2 ' GLn其中之一；與一源極（souree)，其連 接至液晶單元Cjj的透光性像素電極Eij其中之一。其中 液晶單元Cij是由透光性電極Eij、透光反向電極CE、與 介於其中的液晶層（圖未顯示）所構成。通常，反向電極 CE供所有的液晶單元使用。另外，像素電極Eij連接至 儲存電容器（圖未顯示），用以實質上增加像素的電容，因 此可提昇液晶單元Cij資料停留特性。 如第2A、2B、2C圖所示’僅有當每一閘極匯流排 線維持活性化（activated)時間時，電壓才會變高，例如 20V。因此，TFTs Qn、Ql2、.，…Qml連接至例如ql! 有效閘極匯流排線而開啟（ON)，所以汲極匯流排線、 DL2 ......DLm的訊號各別被寫入液晶單元Cll、C12、 ••…Cml。否則’閘極匯流排線GL,、GL2、.·，·.GLn停留 在如-5 V的固定電壓（definite voltage)。如果每一圖框的 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本f) 訂 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) A4規格（2 Η) X 297公釐） 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 412658 A7 _____ B7 五、發明説明（5 ) 作用時間為1/60秒，用於閘極匯流排線GLi、GL2、 ‘·…GLn的脈波停留時間為l/(60n)。 而且，將一透光基板或玻璃基板形成於TFTs (^，與 像素電極Eij上’稱為TFT基板1(如第3B圖所示）。另一 方面，透光基板或玻璃板置於反向電極CE上而稱為色濾 基板2(如第3B圖所示），因為色濾器常被形成於基板上 而達成彩色顯示單元的效果。 精费矩陣型LCD裝置採用TN模態，用以使液晶的 排列方向捻合於TFT基板與色濾基板之間，而保持關閉 狀態。 第3A圖為說明第一習知TN-模式LCD裝置的平面 圖，而第3B圖為沿第3A圖之B-B線剖開之斷面圖。如 第3B圖所示’定向層（oriented layer)3、4分別形成於玻 璃基板1、2上。在如第3A圖所示呈+45度角的仏方向 上，與如3Β圖所示的定向層3上完成研磨程序。另一方 面，在如第3Α圖所示呈-45度角的D2方向上，與如3Β 圖所示的定向層4上完成研磨程序。因此，液晶分子的 捻合角度Θ可獲得關閉狀態。 然而，第3Α、3Β圖所示的第一習知ΤΝ-模式[CD 裝置’如第3Β圖Μ所示，液晶分子的排列方向並非對稱 於中央’所以視角可信賴度將大幅減低。 第4Α圖為說明第二習知ΤΝ•模式lCd裝置的平面 圖，而第4B圖為沿第4A圖之B-B線剖開之斷面圖（參照 JP-A-63-106624 與 JP-A-64-88520)。如第 4A 與 4B 圖所 8 i紙張尺度it财關㈣準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 一 ---- (請先閲讀背φ-之注意事項再填寫本頁) ，?τ 412658 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 示’每一個液晶層被分割為兩個TN層LA與LB，TN層 LA的研磨方向Di與TN層lB的研磨方向Di，相反。所 以，如第4B圖Μ所示，液晶分子的排列方向對稱於中央， 所以視角可信賴度獲得改善。 第4Α與第4Β圖之ΤΝ-模式LCD裝置之定向層的製 造方法由以下第5A至第5F圖加以說明（Jp_A 5_ 196942) 〇 首先’請參照第5A圖，將定向層3塗佈在形成於玻 璃基板1上的像素電極Eij上面。接著，參照第5B圖， 依箭頭所示方向對定向層3施以研磨操作。然後’請參 照第5C圖’塗佈一光阻層5。其次，請參照第圖， 以微影程序形成光阻層5的圖案。接著，請參照第5E圖， 再依箭頭所示方向對定向層3施以研磨操作，最後，請 參照第5F圖’將光阻層加以去除’則完成定向層3的製 造。 然而，如第4A、4B圖所示的第二習知TN-模式LCD 裝置，在TN層LA、LB之間產生液晶排列方向的不連 續。所以若是LCD裝置是標準-白色-模態（normally_ white-mode)裝置，則會造成光線從液晶排列方向的不連 續處穿過而損失，因此而減少顯示對比》 第6A與6B圖為說明第三習知TN-模式LCD裝置的 剖面圖（參照JP-A-5-224210)。在液晶排列方向的不連續 處提供一光線遮蔽層6，用以減少光線由此處穿過而損 失。在第6A圖之中，提供光線遮蔽層6於基板1側，而 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺錢种關家轉（⑽）从祕Qx297公旋） 經濟部中央標準扃貝工消費合作社印製 412658 A7 ------ —__B7 五、發明説明（7) 在第6B圖之中，則提供光線遮蔽層6於基板2側。 第6A與6B圖所示之第三習知TN_模式lCD裝置， 其中液晶排列方向的不連績區域’可能會導因於第、 5E圖所不光阻層5的誤差而從最適區域偏移。其導致光 線遮蔽層6對準液晶排列方向的不連續區域產生不穩 疋，因此，光線遮蔽層6難以完全遮蔽光線從液晶排列 方向穿過而損失。若是光線遮蔽層6的區域夠大，則可 以補償液晶排列方向不連續區的誤差，然而，在這種情 況下’裝置的氫复三^(numericalaperture)將會降低。 第7A與7B圖為較早期所提出的τΝ_模式LCD裝置 (請參照曰本專利申請案號Ν〇·7-49637，1997年3月9 曰提出申請），其是利用改變像素電極巧的形狀以穩定液 晶排列方向的不連續區。亦即如第7A、7B圖之中的像 素電極Eu分別形成楔形（wedge_shaped)開口 7丨與^形開 口 72 ’所以電場被集中在液晶排列方向的不連續處。因 此’減少液晶排列方向的不連續區。再者’光線遮蔽層6 覆於變小的液晶排列方向不連續區，以便降低光線穿過 而損失。 然而，如第7A、7B圖所示之TN-mode型LCD裝置， 光線遮蔽層6是形成電子浮接狀態，其導致為了有效穩 定液晶排列方向的不連續區域，而降低開口 71、72的 尺寸。因此，必須增加光線遮蔽層6的尺寸，而降低數 值口徑。 第8A圖為根據本發明第一實施例之τΝ_模式lcd 10 本紙張尺度適用中國國家標芈（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背命之注意事項再嗔υ -.η. 412658 A7 ______B7___ 五、發明説明（8 ) 裝置的平面圖，而第8B圖為沿第8A圖之B-B線剖開之 斷面圖。在第8A與第8B圖之中，光線遮蔽層6是由導 電層構成而連接於對應如GLi的閘極匯流排線。因此， 若LCD裝置是標準-白色模態裝置，例如-5V的TFTs Qij 閘極電壓被施加於光線遮蔽層6，且例如+5V的固定電 壓被施加於反向電極CE，所以由+5V與-5V電壓所引發 的電場’被施加於液晶排列方向的不連績區而穩定此區 域。 第8A、8B圖在電極Eij形成的開口 81寬度可以比 第7A、7B圖的開口 71、72小。這是因為應用TFTs的 閘極電壓於光線遮蔽層6 ’可以更有效地穩定液晶排列 方向的不連續區。例如當第7A、7B圖的開口 71、72 為12μιη時’開口 81的寬度為6μπι，所以數值口徑可以 增加 1.60/〇。 經濟部中央標率局貝工消費合作杜印褽 (請先閲請背面之注項再填寫本頁) 第9Α圖為根據本發明第二實施例之ΤΝ-模式LCD 裝置的平面圖，而第9B圖為第9A圖之LCD裝置的電路 圖。第9A與9B圖之中，光線遮蔽層6是用以當作如SLj 的儲存電容線。由第9A圖之B-B線所剖開之斷面圖亦顯 不於第8B圖。因此，儲存電容線SLj 、電極&以及介 於其中的絕緣層7構成一如C/的儲存容器，而平行於單 元，其可實質上增加a的電容量。因此，例如5 v的 儲存電容線電壓被施加於光線遮蔽層6，且例如+5V的 固定電壓被施加於反向電極CE時，由+5V與-5V電壓所 引發的電場將施加於液晶排列方向的不連續區，而與第 11 巧張尺度適用中國國家標擎（CNS )八4規格（2Η)χ]97公訂 412658 A7 B7 五、發明説明（9) 一實施例相同可穩定此區域。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發 明之精神和範圍内’當可作些許之更動與潤飾，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。 (請先閱讀背面之注意事項弄填寫本育 〇 -I —4- -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 2 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Λ4規格（210x297公釐）

Claims (1)

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   經濟部中央標準局員工消賢合作社印製 六、申請專利範圍 1-一種液晶顯示裝置，包括： 第一與第二基板（1 、2)’其具有一液晶層介於中 間； 複數個像素電極（Ed’形成於該第一基板上，並使該 些像素電極其一之該液晶層被分割成為不同液晶排列方 向的複數個區域（LA、LB)’且該些像素電極中備有開口 (81)用以對準不同液晶排列方向所形成的液晶排列方向 不連續區； 複數個導電光線遮蔽層（6)，用以在對該導電光線遮 蔽層施加偏壓電壓時，各別對準該開口之一；以及 一反向電極（CE) ’其形成於該第二基板上。 2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中更包括複 數個TFTs(Qu)，形成於該第一基板上，且每一 TFTs各別 連接於該些像素電極之一， 每一導電光線遮蔽層，各別連接於該些TFTs的閘極 電極之'—。 3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中更包括複 數個儲存電容線(SLj)， 且每一導電光線遮蔽層，各別連接於該些儲存電容 線之一。 4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該導電光 線遮蔽層形成於該第一基板上。 5_如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中更包括一 絕緣層（7)，其介於該像素電極與該導電光線遮蔽層之 13 本...氏張尺度適用中國國家標隼（CNS) M規格（2敝加公羡）~ — lr^i i n^p κ I f^i J^n \ J. t . 芽 、言 (請_先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 412658 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 m s__ 六、申請專利範圍 間。 6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中更包括： 一第一定向層（3)，形成於該像素電極上，且該第一 定向層對液晶不同排列方向，進行複數不同的研磨操 作；以及 一第二定向層（4)’形成於該反向電極上，且該第二 定向層經過研磨操作。 7. —種液晶顯示裝置，包括： 第一與第二基板（1 、2)，其具有一液晶層介於中 間； 複數個像素電極(Ε0，形成於該第一基板上，並使該 些像素電極其一之該液晶層被分割成為不同液晶排列方 向的複數個區域(LA、LB)，且該些像素電極中備有開口 (81)用以對準不同液晶排列方向所形成的液晶排列方向 不連續區； 複數個導電光線遮蔽層（6)，而每一導電光線遮蔽層 用以各別對準該開口之一； 一絕緣層（7)，介於該像素電極與該導電光線遮蔽層 之間： 一反向電極（CE) ’其形成於該第二基板上；以及 複數個TFTs(Qjj)，形成於該第一基板上，每一 tfts各別 連接於該些像素電極之一，且每_導電光線遮蔽層’各 別連接於該些TFTs的閘極電極之一。 8. 如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中更包括： m r— I 訂 —i ^ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適财賴家擗（CNS)从雜（21GX297公董） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 3S C8 D8 、申請專利範圍 — ： '~—- 一第一定向層（3)’形成於該像素電極上，且該第一 定向層對液晶不同排列方向，進行複數不同的研磨操 作；以及 ' 一第二定向層（4)’形成於該反向電極上，且該第二 定向層經過研磨操作。 9·—種液晶顯示裝置，包括： 第一與第二基板（1 、2)，其具有一液晶層介於中 間； ' 複數個像素電極（私』），形成於該第一基板上，並使該 些像素電極其一之該液晶層被分割成為不同液晶排列方 向的複數個區域(LA、LB)，且該些像素電極中備有開口 (81)用以對準不同液晶排列方向所形成的液晶排列方向 不連續區； 複數個導電光線遮蔽層（6)，而每一導電光線遮蔽層 用以各別對準該開口之一： 一絕緣層（7) ’介於該像素電極與該導電光線遮蔽層 之間； 一反向電極（CE) ’其形成於該第二基板上；以及 複數個儲存電容線（SLj)，且每一導電光線遮蔽層， 各別連接於該些儲存電容線之一。 10_如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中更包 括： 一第一定向層（3)’形成於該像素電極上，且該第一 定向層對液晶不同排列方向，進行複數不同的研磨操作 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 ;以及 一第二定向層（4)，形成於該反向電極上，且該第二 定向層經過研磨操作。 \ —-----------裝-- (清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標率扃員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐>