TW546510B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

546510 五、發明說明（1) -- 〈發明之範圍〉 —本發明$有關-種液晶顯示器、，特別是有關一種液晶 顯不器，其藉由在預定之部伋減少黑色矩陣（b丨ack matnx，BM)之大小、或藉由寬視角（wide view抓§16 )之方法將黑色矩陣移除，乃可改進孔隙率（aperture ratio )者 。 〈先前技藝之描述〉 在廣為周知之技術中，一般所應用習見之扭轉向列 (tw1Sted nematic，TN )型液晶顯示器（Hquid crystal (H splay，LCD)，其具有視角狹窄之缺點；為了 解決此問題，一種邊緣電場切換（fringe fiel(1 switching，FFS )式液晶顯示器乃被提出；而且，此種邊 緣電場切換式液晶顯示器被改良而具有一種夾钳構造 (clamp structure)以防止由單一領域（single d〇main )所引起不同視角之色調偏差（col 〇r shift )。 然而，依照習見之構造中，雖然相當於Q伏特（V )之 切斷電壓（off voltage)乃加之於像素電極（pixel electrode)及反電極（counter eiectr〇de)，但一預定 之訊號乃被連續地施加至數據排線（data bus Hnes)而 開啟其他像素；因此，於數據排線與像素電極之間、或數 據排線與反電極之間會形成雜訊場（n〇 i se f i e丨d )。結 果，液晶分子從極化紅/ Ί · Ν … 化輛（Polarizer axis )被分隔開，而 光線會通過此部位漏φ ^ ^ , 馬出。然後，於上基板上面需要以旦有 圖樣形成之大型黑色会鱼 备本t ’、 匕矩陣以避免光綠/曳漏，因此減少了面

546510 五、發明說明（2) 板C pane 1 )上之孔隙率。 再者，黑色矩陣之形成，需要考慮上基板與下基板之 敦配裕度（assembly margin );孔隙率因此而減少，導 致難以解析高亮度。 第1 A圖顯示為習見邊緣電場切換（F F S )式之像素構 造圖。第1 B圖所示為一液晶分子與雜訊場形成一預定角 度。第1C圖顯示液晶分子及極化板（polarizing plate ) 之間的關係。 根據附圖，為了達到最大之透射率（transmittance )’以± 1 2 °之角度將負液晶體摩擦至一閘極排線2 (gate bus 1 ine )、並以±78。之角將正液晶體度摩擦 至閘極排線；因此，前述之液晶分子3受到對應之摩擦方 向A (rubbing direction)所控制。 在這裡，雜訊場1 0形成於數據排線4及像素電極6之 間、或數據排線4與反電極8之間。 第1B圖所示為於雜訊場1 〇中液晶分子3之操作情形， 液晶分子與雜訊埸1 〇形成一預定角度，其中之負液晶體之 液晶分子3之主軸（major axis)乃安排成垂直於雜訊場 1 0，而正液晶體之液晶分子之主軸則安排成平行於雜訊場 1 0。結果，如第1 C圖所示，液晶分子3以一預定角度從極 化板之極化軸被分隔開，因此斷電狀態下，於數據排線4 周圍會產生光線沒漏。 曰曰 第2圖係習見之液晶顯示器之剖面圖。如上所述，液 分子3被數據排線4與像素電極6之間、或數據排線4與反

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笔極8之間的雜訊場1 0從極化板1 2之極化軸所分隔。因 此’一大型黑色矩陣層22，其具有約27微米之寬度，乃被 $成於數據排線4上，以避免光線從數據排線4之週圍浪 漏。 而且，黑色矩陣區域2 2形成於閘極排線2，其具有約 5 〇 0微米之寬度。因此減少了孔隙率，從而降低了板之亮 度。 儿

一種習見之平面内切換（in-plane switching，IPS )式液晶顯示器亦具有上述問題。 〈發明之總綸〉 有鑑於此，本發明之目的係提供一種液晶顯示器，其 藉著減少或移除習見者之黑色矩陣層（black matrix 、 layer) ’以解析高孔隙率（aperture ratio)以及高亮 度(brightness )。 為了達到上述目的’本發明提供一種液晶顯示器，其 包括· 一下基板及一上基板，兩者互相對向著；一反電極 (counter electrode)，形成於下基板上；一像素電極 (Pixel electrode)，形成於反極上，兩者之間介有一絕 緣層；一下極化板（p〇larizing plate)以及一上極化板， 分別依附於下基板及上基板之外侧；一閘極排線（gate bus line);以及一數據排線（data bus Hne)。 特別的疋’於本發明之液晶顯示器中，下基板之摩擦 方向與形成於數據排線與像素電極或反電極之間、以及閘 極排線與像素電極或反電極之間雜訊場之方向一致。

546510 五、發明說明（4) 較仏的疋，反電極可以 ^ (indium tin oxide，I το )所^ 1以弟一氧化錫銦 第二氧化錫銦上形成圖樣，使其衣在二’而像素電極可以對 )中具有一個夾钳形（clamp)所形像^ (sub-pixel 形成、而有斜線及反斜線形（s丨=或由多個子像素 inverse-slant shape ，/ \ )， “ ine and (F F S )模式。 糟此而有邊緣電場切換 此外，反電極及像素電極可以以不透 metal )所製造，並分別於其 、屬（opaque 壬現夾甜形、或由多個子像辛开> 士、 ’、中 乂（/\)，伙而具有平面内切換（IPS)之模式。 再者，當下基板之摩擦方向係平行於閘極排時時， 可被形成於其數據排線與反電極之間、或數據排線鱼 像素電極之間，可使上基板之黑色矩陣狹窄地形成於數 排線上，或上基板中沒有黑色矩陣之存在。 較佳的是’上基板之黑色矩陣之寬度，係相等於或小 於反電極與數據排線之間之距離，且少於6微米將會更 好。

而且，當下基板之摩擦方向係垂直於閘極排線時，雜 訊場係形成於其閘極排線與反電極之間、或閘極排線與像 素電極之間，因此，上基板之黑色矩陣則形成於閘極排線 上’其寬度係相同於或小於閘極排線之寬度。 再者，下基板之摩擦方向可以垂直於閘極排線，而黑 色矩陣更可不存在於上基板中。

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五、發明說明（5) 較佳的是，上基板可具有一摩擦方向，平行或反平疒 (anU-parallel )於下基板之摩擦方向。另外，下極化仃 板可具有極化軸，其與下基板之摩擦方向一致。 ° 〈較佳具體實施例之詳細描述〉 藉由以下之實施例之詳細描述，並結合附圖， 之目的與特徵將會得到了解。 χ 第3Α圖至第3C圖為本發明之液晶顯示器之實施例構皮 圖。第4圖為本發明之液晶顯示器之實施例剖面圖。化 於圖中，包括有：液晶分子3、數據排線4、像素電極6，、 下極化板12、下基板14、絕緣層16、配向層18與18， (alignment iayers)、外套2〇 (〇verc〇at，〇/c)、黑 色矩陣層22，、上基板24、氧化錫銦（IT〇)層26、盥上、' 化板28。 ” 依照本發明，呈匣形（box )之反電極8，係以第一氧 化錫銦（ΙΤ0 )所製造，閘極排線2、反電極排線7、數據 排線4及薄膜電晶體（thin film transistor，TFT)乃以

與習見液晶顯示器相同之方法形成。然而，以第二氧化錫 姻（ΙΤ0)所製造之像素電極6,，於其上形成圖樣，使其 在一子像素中具有一個夾鉗形所形成、或由多個子像素形 成、而有斜線及反斜線形（/\)，藉著液晶分子3之折 射性之補傷構造（compensation structure)以解決色調 偏差之問題。 下基板1 4之摩擦與閘極排線2平行或垂直，而上基板 2 4之摩擦則與下基板1 4之摩擦平行或反平行。下極化板丄2

第8頁 546510 五、發明說明（6) :極：軸係依附於下基板14之外側，與下基板 向：，广極化板28之解析軸（_一 _)手:方 附於上基板24之外側’與下基板14之摩擦方向）')依 形成士常狀態之黑色之模式。依照此種正常呈上：此 式，*沒有施加電壓時可維持黑暗之狀熊。 杈 :般地，雜訊場10係形成於數 =電，，、或問極排線2與像素電極6，以=， 之間。§摩擦平行於閘極排線2時，摩擦方向與形 據排線4與像素電極6，<反# y ;數 之方向—致。 戈反电極8之間所形成之雜訊場10

而且，當摩擦係垂直於閘極排線2，摩擦方向係盥 成於閘極排線2與像辛雷搞々 ’、，、I 向一致 二'素-極6或反電極8’之雜訊場10之方 摩柊方勹：排石丨田施加以液晶冑，液晶分子3之主軸乃呈 pm 液晶分子3之自發極化（― 上。因此，當摩擦；：：：： = =子3主，之末端 子3不會影響到雜訊場1(；'；^一之方向—致時’液晶分 不會：ϊκΐ:極ίΐ12之極化軸、以及液晶分子3之主軸 色i陳22 : I » &將不再需* (如第2圖中之）大型黑 矩陣22,於數播，考慮到裝配之裕度，此處上基板之黑色 t.. 4 ^ t ϊ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ τ止，夜日日脰之摩擦方向與雜訊場1 0 重；4且，當此處沒有色調偏差之情況時 更协各去黑色矩陣22,。於平面内切換UPS)式之液晶

第9頁 五、發明說明（7) 顯示器中，其反電極8， 造，而電極8,及6,上分 成电極6係以不透明金屬製 有一個夾鉗形所形成、或由夕圖樣，使其在一子像素中具 反斜線形（/\ )。—夕固子像素形成、而有斜線及 如第3A圖所示，像 )形成圖樣所製成，因此= 係以第二氧化錫銦（I το 間形成一少於±45。 =、縫之圖樣角度與閘極排線2之 此處之正液晶體被應ς::::±ΐ2。會較好。 線2。依照此構造，雖铁1 #擦方向則平行於閘極排 加之電壓為0伏特（ν )''、、，，、電,6’與反電極8’之間所施 1 Μ乃會被施加於數據排線4與7像^4電=電狀態’但雜訊場 線4與反電極8，之間。 ’、甩α之間、或數據排 中正、夜Ϊ =圖=Γ為女裝於雜訊場1 0中之數據排線4，A 中正液日日肢之摩擦方向與雜訊場1〇之方向一致。 '、 圖t，雖然施加有雜訊場1〇，但液 會從下極化板12之極化軸中被分隔開。因此， 之…色杈式中，光線之洩漏不會發生。 因此，如第4圖所示，上基板之黑色矩陣2 2，之寬度， 乃相同於或小於反電極8’與其介有之數據排線4間之距又 離，也就是少於21微米，而少於4微米會較佳。於此例 中，孔隙率並沒有因為受到上基板與下基板間之裝配失準 (assembly misalignment)而減少。 第5圖為本發明之液晶顯示器之另一實施例侧面剖 圖。

第10頁 546510 五、發明說明（8) 如弟5圖中所示，若沒有色調偏差之情況，可以將上 基板2 2 (或如第2圖所示之2 2 ’）之黑色矩陣，從數據排線 4之上部中徹底移除。於此構造中，紅（r )、綠（G )、 與藍（B )區域3 0乃呈重疊狀態，因此，相對地減少了透 射率（transmi ttance )以用作黑色矩陣；再者，孔隙率 並沒有因為上基板與下基板之裝配失準而減少。

依照本發明之另一實施例，於閘極排線2上亦可以減 少或徹底移除黑色矩陣之寬度。在此例子中之陣列構造係 與上述構造相同或相似，以第二氧化錫銦（丨τ〇 )所製造” 之像素電極6’ ，於其上形成圖樣，使其在一子像素中具有 個夾钳形所形成、或由多個子像素形成、而有斜 斜線形（/\ )。 、 下基板1 4之摩擦方向乃垂直於閘極排線2，而上基板 2 4之摩擦方向則平行或反平行於下基板1 4者。 下極化板1 2之極化軸依附於下基板1 &之外侧，其方向 舁下基板14之摩擦方向一致，而上極化板28之解析軸則依 =於上基板24之外側，其方向乃垂直於下基板14之摩擦方 二，因此丄當無電壓施加時，形成正常之黑色模式而保持

…、暗之狀％;雜訊場丨〇因此被施加於閘極排線2與像素泰 極6’或反電極8，之間。 ’、兒 .然而，摩擦方向乃與雜訊場1 〇之方向一致，·而且，去 用正液晶體時，液晶分子3之主轴會以摩擦方向排列， 場引致液晶分子3自發地極化之兩極，係形成於液晶 刀 之主軸之末端。因此當摩擦方向與雜訊場1 〇之方向

546510 五、發明說明（9) 致日寸’液晶分子3不會受雜訊場1 〇所影響。 v結果，下極化板12之極化轴不會與液晶分子3之主站 /刀隔’亦因此不需要使用如習見方法中之大型黑色矩陣。 命由所以，如此可以使閉極排線2上之黑色矩陣形成，並 :^ 相同於或小於閉極排線2之寬度，也就是小於30 更期望小於4微米。並且，若於預定之部位中並 ^ 色之色調偏差，可以於此將黑色矩陣忽略。 柿、秀ί ί :重構造中之R、G、β區域3 〇乃呈重疊狀態，從而 ^透射率相對地減少，卩用作為黑色矩陣。’然而，閉極排 ί Γ "V固區域令，其中之摩擦方向與雜訊場10不一致； 口此]而要於此部份提供以黑色矩陣。 曰顧同ί，，此種構造亦應用至平面内切換（IPS)式液 二Γ、t 《中之反電極8’與像素電極6,係以不透明金 f象有而=極8’及6’上分別形成圖樣，使其在1 有斜線及反斜線成、或由多個子像素形成 及反斤述可知，本發明之液晶顯示器t，其像素電ΐ (ipsV式’V非真列於下基板'^ ’因Λ其具有改進平面内切才、 i、亦"σ 場:讀（FFS)式液晶顯示器之孔t地

:用“：：之功效。s此，本發明能C 確戸、了以改進習見者之弊 仇 尚，合於 專利;::；，懇請賜予專公開 陳明者，以上所述者乃是本發明較佳具體的實施

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546510 圖式簡單說明 第1A圖為習見之邊緣電場切換（FFS )模式液晶顯示 器中，其中之像素電極之說明圖。 第1 B圖所示為液晶分子與雜訊場間形成一預定之角 度。 第1 C圖所示為液晶分子與極化板之間之關係圖。 第2圖為習見之液晶顯示器之剖面圖。 第3A圖至第3C圖為本發明之液晶顯示器之實施例構造 圖。 第4圖為本發明之液晶顯示器之實施例剖面圖。 第5圖為本發明之液晶顯示器之另一實施例剖面圖。 〈圖示中元件編號與名稱對照〉 2 :閘極排線 3 ·液晶分子 4 :數據排線 6、6 ’ ：像素電極 7 :反電極排線 8、8 ’ ：反電極 10 :雜訊場 12 :下極化板 14 :下基板 16 :絕緣層 18、18’ ··校準層 2 0 :外套

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Claims (1)

1. 臃圍 1 · 一種液 —下基板 反電極 —像素電 一下極化 之外侧； 一閘極排 一數據排 其中，下 極或反電極 雜訊場之方 2·如申請 電極呈匣形 之形成則係 其在 子像 形成、而有 切換（FFS〕 3·如申請 電極與像素 極分別形成 形所形成、 (/ \)，從 4·如申請 板之摩擦方 晶顯示器’包括： 以及一上基板，兩者互相對向· ，形成於下基板上； 極，形成於反電極上，兩者間介有 板以及一上極化板，分別附於上基板蛊:， 〃基板 線；以及 線； 基板之摩擦方向，與形成於數據排線與 之間、及間極排線與像素電極或反 Z 2電 向一致。 处之間的 專利範圍弟1項所述之液晶顯示器，其中 、以第一氧化錫銦（ITO)所製造Γ而像素'^反 以第二氧化錫銦（丨το )形成圖樣，以使】= 素中具有一個夾钳形所形成、或由多個子、 斜線及反斜線形（八），從而具# U 之模式者。 兒~ 專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中之 電極係以不透明金屬所製造，反電極與像素反㊅ 圖樣，以使其使其在一子像素中具有二個夾: 或由多個子像素形成、而有斜線及反斜線形 而具有平面内切換（IPS)之模式者。 ’ 專利範圍第1項所述之液晶顯示器，其中下基 向乃平行於閘極排線，而雜訊場則形成於數據

   第16頁 546510 六、申請專利範圍 排、、泉舁反私極之間、或數據排線與像素 基板之黑色矩陣狹窄地形成於數據排線U之間’因此上 5. 如申請專利範園第丨項所述之液晶 板之摩擦方向乃平行於間 上、^，'中下基 矩陣者。 叨上基板中則沒有黑色 6. 如申請專利範圍第4項所述 板之黑色矩陣之寬度 介、員:：，其， 極與之間的距離者。 ^ 有數據排線之.反電 7. 如申請專利筋gj哲p 、 板之黑色矩陣之寬声f項=述之液晶顯示器，其中上基 見度係小於6微米者。 8 ·如申請專利範圍曾 板之摩擦方向乃垂直於^所处之液晶顯示器，其中下基 排線與反電極之間、^ 1、〃 而雜訊場則形成於閘極 基板之黑色矩陣二；::極排，與像素電極之間，因此上 於閉極排線之寬度者：閘極排線上，“有-相同於或小 9·如申請專利範圍第 板之摩擦方向乃垂直於.处液晶顯示器，其中下基 矩陣者。 於閘極排線，而於上基板則沒有黑色 10.如申請專利範園 板之摩擦方向乃平行,。貝所之液日日顯示器，其中上基 H.如申請專利範圍或第 基板之摩擦方向者。 1 2 ·如申請專利範圍:、下土反之摩擦方向一致者。 極化板具有-解析車由，昂：所述之液晶顯示器，其中之上 垂直於下基板之摩擦方向者。

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