TW476860B - Liquid crystal display apparatus - Google Patents

Description

476860 A7 B7 ______ --—----- - ---—---------- " ' 五、發明説明（/ ) 發_明背景 發明領域 本發明有一種液晶顯示器裝置，且特別地有關其用於 拓寬視野角度的結構。 祖_關技術說明 傳統地，利用扭轉向列（TN)液晶的液晶顯示器裝置是 廣爲熟知的。然而，此儀器具有缺點，即，在所施加電 壓情況下其色調會由於像素內TN分子的均勻配列而依據 觀測角變化。爲了減低對視角相依性，利用形成於各像素 電極或是共用電極中的孔徑而以斜方向電場分割液晶分 子的配列。根據上述配列分割，因爲各分割的配列會相互 補償，故改善了影像品質。 參照第4圖所示的橫截面圖及如第5圖所示的平面圖 ，而對JP10-20323 AU998)文件中所揭示的一種配列分 割方式作進一步說明。孔徑12是形成於像素電極13內。 另將一個控制電極14形成於孔徑12的位置上。具體的說 ，可以將控制電極14形成於像素電極層內，或是形成於 孔徑12上方或下方的一個層內。此外，像素電極13是與 控制電極14絕緣以便於其上施加不同的電壓。斜方向電 場是藉由將電壓施加到控制電極14上而產生的。所以，液 晶分子1 8的配列是朝不同的方向傾斜的◊如第4圖所示 的配列是沿液晶層厚度方向在中間位置上的解釋用配列 。於是，添加到液晶內的少量單體或低聚合物會在施加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨〇><297公襲） --------—衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476860 A7 B7__,__ 五、發明説明（〕） 有電壓下因紫外線的曝光而聚合。即使在切斷電源之後所 產生的聚合物19也會使液晶分子18的配列固定下來。液 晶分子1 8的配列是隨施加到像素電極上的電壓而變化， 因爲液晶層內的聚合物含量太少以致只固定了初始配列 。因此，可以減低色調對角度的依賴性。 第5圖是用以顯示如JP10-20323 A( 1 998 )文件中所揭 示實例的平面圖。此例中是將控制電極14及閘極3形成 於相同的一層內。若像素電極13完全是由相同一層內的 控制電極1 4分割成各部位，則像素電極1 3不能與控制電 極14落在相同平面上的驅動電路有電氣連接 據此，於 上述實例中因爲必須將相同的電壓施加到像素內的每一 個已分割部位上，故應該將控制電極14形成於與像素電 極13不同的一層內。相反地，若必須將控制電極14與像 素電極1 3形成於相同的一層內，則即便引進了孔徑1 2 也應該將像素電極13連接成如第5圖所示。 不過，在整個像素電極13上有幾個部分是不會產生斜 方向電場的，因爲在那些地方是作局部連接的或是分割得 不完全。此例中，所顯示的色調會取決於視角或是能看見 顯示的角度會隨像素而變化。 另一種技術係例如第6圖所示，JP7- 199190A文件中 所揭示的是有關像素電極內的孔徑。如第6圖中橫截面 圖所顯示的，孔徑27是形成於基片1上的像素電極26 內。此外，配列控制電極28是形成於接近像素電極26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） --------- -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7^6〇 五、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7____發明説明（j ) 處。像素電極26與配列控制電極28的配置是顯示於第7 圖的平面圖中。像素電極26是受配列控制電極28的圍繞 以便在像素電極26的邊緣上調節電場的方向。用於如第6 圖和第7圖中顯示器裝置內驅動電路的負載會變得很重 ，因爲不只是將電壓烘應給像素電極26和共用電極15而 且也會供應給配列控制電極28。此外，其連接部分是絕 對必須的以便將相同的電壓施加到每一個已分割部分上 ◊所以，於JP7- 199190A文件中所揭示的顯示器裝置具有 與JP10_20323A( 1998)文件中所揭示的顯示器裝置相同的 缺點。 發明槪沭 所以，本發明之一目的在於提供一種解決了上述問題 的液晶顯示器裝置。 本發明中的液晶顯示器裝置包括：一個含有像素電極 的基片，另一個含有共用電極的基片，以及兩個基片之 間的液晶分子，形成孔徑以便將每一個像素電極分割成 用於產生斜方向電場的片段以分割液晶分子的配列，每 一個像素電極上的已分割片段是透過含有兩個的絕 緣子層而達成電氣連接的，此外，將每一個該γ 電極 上用於控制液晶分子配列的控制電極放在絕 的邊 界上。 根據本發明，抑制了每一個像素內因視角言_致的濃 淡變化，所以，本發明是適用於大面積的顯示器亦即能

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） 476860 A7 _ B7____ 五、發明説明（午） " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在寬廣的角度看見的顯示器，這是因爲由孔徑完全地分 割了像素電極，以便在已分割區域的全部邊界上產生斜 方向電場而對液晶分子的配列方向作更穩定的調節，使 得不需施行用於配列分割的區域。 逼I式之簡罝說日q 第1圖顯示本發明中一實例的橫截面圖示。 第2圖顯示本發明中一實例的平面圖示。 第3圖顯示本發明中另一實例的橫截面圖示。 第4涵顯示一習知液晶顯示器裝置的橫截面圖示。 第5圖顯示如第4圖中所示裝置的平面圖示。 第6圖顯示另一習知液晶顯示器裝置的橫截面圖示。 第7圖顯示如第6圖所示裝置的平面圖示。 較佳實施例說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的液晶顯示器裝置所設定的目標係藉由在孔徑 上具有不同方向的斜方向電場而拓寬視角。因爲用於配列 分割的區域不是局性的，故液晶分子的配列會受到穩定 的調節。據此，抑制了每一個像素內主要取決於視角的濃 淡變化。所以，由孔徑完全地分割了像素電極以便在已分 割區域的全部邊界上產生斜方向電場。此外，像素電極的 已分割片段是在不同於形成像素電極的一層上達成電氣 連接。 以下將參照如第1圖中所示的橫截面圖及如第2圖所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） ^/6860 Α7 Β7 五、發明説明（f ) 示的平面圖而解釋本發明實施例某一模式中液晶顯示器 裝置的結構。本發明中液晶顯示器裝置之基片1上的切 換機制包括：閛極3,閘極絕緣膜4,半導體層5,汲極6, 以及源極7。源極電壓是透過電極配線部分8、接觸孔11 、以及絕緣膜9和10而加到像素電極1 3上。這裡，像素 電極13是由孔徑12加以分割的。在孔徑12下方，是將 控制電極14形成於絕緣膜9的上表面。此外，共用電極 1 5是形成於基片2上。另外，配列膜1 6和1 7分別是形 成於基片1和2上。而液晶分子18則是放在基片1與 2之間。斜方向電場是藉由施加到控制電極14上的電壓 而產生於從孔徑12到像素電極13邊緣的區域內。當液晶 分子1 8因斜方向電場而作傾斜配列期間，使UV光固化預 先加進液晶層內的單體或低聚合物上以形成聚合物19。 即使在去除加到控制電極14上的電壓之後，聚合物19 也會維持液晶分子1 8的斜方向配列。液晶分子1 8的配列 是受到施加在像素電極13上之電壓的控制。未驅動像素 電極14以供顯示之用。因爲像素電極13是由孔徑12完 全地分割，故於像素電極13之已分割部位的整個邊界內 產生了斜方向電場。所以，液晶分子1 8的配列也會完全 地分割。 以下將具體地解釋本發明中液晶顯示器裝置的各實例 。然本發明並非只限於下列的實例。 [實例1] -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ---------衣— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476860 A7 ___B7 五、發明説明（t ) 參照如第1圖所示的橫截面圖及如第2圖所示的平面 圖而解釋本發明中液晶顯示器裝置的結構。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉由濺射及光阻劑處理工程將單一或多層的閘極3以 及諸如（Cr)或錫銦氧化物（ITO)之類金屬構成的閘極配線 20形成於諸如玻璃之類的透明基片1上。之後，藉由化 學氣相沈積法將由氧化矽和氮化矽雙層構成的閘極絕緣 膜4形成於閘極3以及閘極配線20之上。然後，藉由化 學氣相沈積法（CVD)及光阻劑處理工程將非結晶矽（a -Silicon和n + a-Silicon)的半導體層5形成於閘極絕緣 膜4之上。接著，藉由濺射及光阻處理工程形成用於汲極 6、源極7、以及汲極配線21之諸如鉻（Cr)或錫銦氧化物 (I TO)單一或多層之金屬。以此方式，在汲極配線21與閘 極配線20的交點上形成了汲極配線21、閘極配線20、以 及切換茸件。接著，形成導電膜的電極配線部分8。電極 配線部份8最好是藉由濺射及光阻劑處理工程所形成之 諸如錫銦氧化物ΙΤ0膜之透明導電膜以避免發生透射光 的屏蔽效應及顯示面積的減小。然後，形成了諸如丙烯酸 聚合物、環丁烯苯聚合物、聚矽烷化合物之有機物膜或是 諸如氮化矽之無機物膜之單一或多層的絕緣膜9。此處， 當作實例，藉由化學氣相沈積法形成300奈米的氮化矽層 以保護切換元件。然後，藉由熱焙將丙烯酸化合物旋塗於 氮化矽層之上達2到5微米。引進有機物膜以控制來自像 素電極13的電場。相反地，因爲有機物膜的存在而可以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 476860 Α7 Β7 五、發明説明（7 ) 將像素電極1 3與汲極配線21、閘極配線20、及切換元件 等分開形成。 之後，藉由濺射及光阻劑處理工程形成由像鉻（Cr)或 錫銦氧化物（I TO)之類金屬構成的單一或多層的控制電極 14。然後，形成諸如丙烯酸聚合物、環丁烯苯聚合物、聚 矽烷化合物之類有機物膜或是諸如氮化矽之類無機物膜 構成之單一或多層的絕緣膜1〇。此處，當作實例，藉由 旋塗及熱焙形成300奈米的丙烯酸膜。絕緣膜10的最佳 化厚度會取決於材料以便藉由施加在控制電極14上的電 壓以調節液晶分子1 8的配列。之後，藉由光阻劑處理工 程形成了接觸孔11。然後，藉由濺射及光阻劑處理工程 形成由諸如鉻或錫銦氧化物之類透明導電膜構成的像素 電極13。此外，蝕刻位於控制電極14正上方的像素電極 13以形成孔徑12。藉由孔徑12將像素電極分割成其上液 晶分子1 8具有不同配列的幾個區域。透過接觸孔11使像 素電極1 3的已分割區域與電極配線部分8達成電氣連接。 接著，解釋面向具有半導體層之基片的透明基片2結 構。於像玻璃之類的透明基片2上形成用於彩色顯示的 彩色層22。然後，藉由濺射而於彩色層22上形成由錫銦 氧化物構成的共用電極15。如上所述之透明基片的結構 是吾人所熟知的。 基片1和2最上層是一種必要時藉由摩擦處理由諸如聚 醯亞胺之類有機物膜構成的配列膜16和17。而液晶則塡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -----------^^衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476860 A7 B7 五、發明説明（？） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 充於基片1與2之間的恆常縫隙之內。此液晶材料是由 液晶分子18及少量以UV固化而成的單體或低聚合物製成 的。有一種配列膜16和17與液晶的可能組合是例如用於 水平定位的聚醯亞胺與ΤΝ液晶。各聚醯亞胺膜的摩擦方 向是互爲直交的。其預-傾斜角度大致爲0度的液晶分 子1 S會沿垂直於其預-傾斜角度大致爲0度的摩擦方向 的方向對齊。其預-傾斜角度最好是0度以便使液晶分 子1 8得到理想的配列。更具體的說，可以將1 . 0重量百 分比的UV單體加到具有正介電各向異性的ΤΝ液晶之內。 此外，可以將5重量百分比的聚合指示劑加到由UV固化 成的單體之內。另一方面，在雙折射控制模式的例子裡當 使用的是用於鉛垂定位的聚醯亞胺時則不會進行定位的 處理。在結合具垂直配列之聚醯亞胺的例子裡，使用的是 99 · 0重量百分比而具有負介電各向異性的ΤΝ液晶以及 1·〇重量百分比的UV固化單體。此外，可以將5重量百 分比的聚合指示劑施加到由UV單體之內。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 液晶分子1 8的配列方向是藉由將幾十伏特施加到控制 電極1 4且同時將零伏特施加到汲極6和共用電極1 5所 產生的斜方向電場在孔徑1 2上分割成的一個邊界。於施 加電壓期間，由UV固化成的單體或低聚合物會在UV光的 照射下變成聚合物1 9。即使在去除所施加電壓之後，也 能沿液晶分子1 8斜方向配列的方向將聚合物固定住。液 晶分子1 8的配列是只受加到像素電極1 3上之電壓的控制 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 476860 A7 _B7__ 五、發明説明（f ) 。所以，在驅動本發明的顯示器裝置時需要的只是施加 到像素電極13上的電壓。因爲孔徑12會完全地分割像素 電極13，故斜方向電場是產生在用於配列分割之各區域 的全部邊界上。據此，能依比習知情況亦即孔徑12不能 完全地分割像素電極的情況更穩定的方式調節液晶分子 1 8的配列。 接著，分別將光學膜23和24堆疊在基片1和2的外 部表面上。每一個光學膜23和24都含有一個偏光板且經 常會含有一個光學補償膜。令基片1上偏光板的吸收軸 垂直於基片2上偏光板的吸收軸。此外，每一個偏光方 向都可分別垂直於基片1和2的摩擦方向。位於基片與 偏光板之間的光學補償膜是用於垂直的配列模式。 本發明的液晶顯示器裝置可以在像素電極13上施加有 電壓的情況下藉由控制透射光的強度而重現色調的濃淡 度。升起方向會取決於每一個經分割而用於配列分割的區 域內聚合物的形狀而有差異。根據本發明，於不同區域內 彩色的色調會相互補償使得顯示器對視角的依賴會更少 ，而根據習知裝置其中液晶分子18的配列在整個顯示面 積內都是均勻的，故其彩色的色調會隨視角而變化。此外 ，根據本發明，因爲對液晶分子1 8的配列作更穩定的調 節，而抑制了每一個像素內取決於視角的濃淡變化。 [實例2] -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I--------衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-ιτ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476860 A7 B7 五、發明説明（（〇 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 參照如第3圖所示的橫截面圖而解釋本發明的另一個 實例。 於形成如第1圖所示用於解釋實例1之控制電極14的 相同製造步驟中加入輔助電容電極25，令輔助電容電極 25與共用電極15於顯示器的發動期間具有等電位以便使 像素電極13的電位穩定下來並藉由配線遮蔽橫向的電場 ，此外，令控制電極14與共用電極15具有等電位以調節 接近像素電極13上已分割部分之各縫隙的橫向電場，因而 使像素電極1 3的電位穩定下來，所以，得到了絕佳的顯 τρ：品質。 雖然本發明是依實施例的最佳模式加以顯示和說明， 熟悉習用技術的人應該能在不偏離本發明所附申請專利 範圍之精神及架構下依其中的形式及詳細說明再作前述 及各種其他改變、省略、及添加。 參考符號說明 1，2.....基片 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 .....閘極 4 .....閛極絕緣膜 5 .....半導體層 6 .....汲極 7 .....源極 8 .....電極配線部分 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 476860 A7 B7 五、發明説明（丨丨） 9,10.....絕緣膜 11.....接觸孔 12.27 .....孔徑 13,26.....像素電極 14.28 .....控制電極 15.....共用電極 16,17.....配列膜 18 .....液晶分子 19 -----聚合物 2〇.....閘極配線 21 .....汲極配線 22 .....彩色層 23,24.....光學層 25.....輔助電容電極 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 476860

   六、申請專^圍 第88106653號「液晶顯示器裝置」專利案 (9〇年5月Π日修正） 申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示器裝置，包括：含有像素電極的基片’ 另一含有共用電極的基片，以及基片之間之液晶分子 ,其中 形成孔徑以便將每一像素電極分割成各。片.段以產生 K.、/、 寸.fj 斜方向電場而用於分割液晶分子的配列 各該片段是透過一含有兩個以上絕緣_的絕緣層 而達成電氣 每一該極上用於控制配列的_電極是放置 於各該絕層之間的邊界上。 2 ·如申請專利金圍第1項之液晶顯示器裝置，在每一該 像素電極'_含有一於顯示期間與該共用電極達成電 氣連接的輔助電極。 3·如申請專利範圍第1項之液晶顯示器裝置，其中該控 制電極係於顯示期間與該共用電極達成電氣連接。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐）