TW556015B - Active matrix type liquid crystal display - Google Patents

Description

556015 五、發明說明（1) 【發明之背景】 發明之領娀

本發明係關於一種主私A 液晶係由與一面板基板之异】陣型液晶顯示器，於其中之 &面平行的分量之電場所驅動。 習知技術之描诫 對於液晶顯示器而古，叩 統，存在有一種靜態驅動系於施加電場至液晶之一種系 信號至每個電極。然而，/、起二其能靜態地提供一定 大容量顯示時，則需要相者2驅動系統中’當執行-種 來，當執行一種大容量；二置的:言號線。因此，近年 而抚供h號電壓之多工驅動系統。 ！稭由刀時 可達工驅動系統之間’㈣-種主動矩陣系统， 成南。口貝之顯示，而於此主動矩陣系統中，在到 下—個頁框以前，可保持施加至一電極之電荷。]*‘肩 再者，在複數主動矩陣系統之間，關於施加 存”兩種系統：㈠將垂直-ΐ:; 面 χ面的为里之電場施加至液晶之系統；及（二）將平行 於反基板之表面的分量之電場施加至液晶之系統（平面内丁 疋轉系統，以下，以下簡稱為” ；[PS系統”），。在它們之 因為IPS系統可獲得廣大視角，所以適用於大型監視 〇§ 〇 SaL· 舉例而言，日本特開平7-22 538 8號公報（公開於1995 年8月22日）提出一種屬於後者之ips系統之液晶顯示器。

第4頁 556015 五、發明說明（2) 在慼知之液晶顯示器中，曰 '^ 〇. 36 // m。液 液日日，、成物層之延遲係為〇 晶芦之F / 層之延遲係指折射率里方Λ至 度（單元間隙）d之乘積.d) Δη與液 士、目I i在一種習知1 ps系統之液晶顯示哭由、， 視角之嚴苛斜視狀況觀 〃、、yΰ中，當從極

率異方性，而呈右U看幕”目為液晶分.子之J 種現象通稱為色調。特 ^色f現象的問題。這 以再出現從正面所觀看到的原色？《等級是顯著的，難 【發明之綜合說明】 陣翠 種良好 % 液晶之：==j;;:ips系統之主動矩 的色彩重現性。 贯/兄下獲传 依據本發明之一警#丄泛厶匕 哭且右 汸曰月 才水恶’一種主動矩陣型液曰為 晶層，设置於兩基板之間。二板與〜液 率異方性△ Γ1與液晶# : S中之液日日材料之拆射 sn 10 饮日日層之厚度d的乘積丨丨Δη .d”最好县n钉 至0.18//m。 取订疋〇 l2 依據本么明之一實施樣態，在所 ， 色度座標之改變，特別曰★ w々η 月下 可抑制 八Ηί 抑制改變至黃&。再者，依插： 發明之一貝％樣態’在某此 俠據本 调化，液日日顯不面板可能著/色 ϋ 乃因為藍色之亮度係相當低於黃色 冗又 在不管視角的情況下，可獲得良好的色彩

第5頁 556015 五、發明說明（3) 重現性。 【圖式之簡單說明】 圖1顯示依本發明之一實施例之主動矩陣型液晶顯示 器之輪廓的示意圖； 圖2顯示依本發明之一實施例之液晶顯示器之一液晶 顯示面板之剖面圖； 圖3顯示圖2之液晶顯示面板之一單位像素之平面視 圖， 圖4係為圖2之液晶顯示器之主要部份之放大圖； 圖5顯示I PS系統之顯示機構； 圖6顯示著色現象之示意圖； 圖7顯示視角Θ與方位角0之定義的示意圖； 圖8A與圖8B分別顯示從理論式而來之短軸方向與長軸 方向之視角<9之延遲有效數值（△ η ’· d ’）的關係曲線圖； 圖9顯示可應用於本發明之液晶材料之例子；以及 圖1 0A與圖1 0B分別顯示一實施例與一比較例子之測量 結果之CIE(Commission Internationale d’Eclairage)色 度圖。 【符號之說明】 100〜TFT側基板 10 1〜TFT側玻璃基板 1 0 2〜信號線

第6頁 556015 五、發明說明 103 104 105 106 107 108 109 110 200 201 202 203 204 205 207 300 301 302 303 400 500 (4) 〜共通電極 〜像素電極 〜層間絕緣膜 〜保護絕緣膜 〜TFT侧配向膜 〜掃瞄線 〜薄膜電晶體 〜T F T側偏光板 〜反側基板 〜反側玻璃基板 〜平坦化膜 〜遮蔽薄膜 〜色層 〜反側偏光板 〜反側配向膜 〜液晶顯示面板 〜液晶 〜隔離部 〜液晶分子 〜背照光 〜驅動電路 較佳實施例之說明】 一種依本發明之實施例之主動矩陣型TFT(薄膜電晶

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體)_液晶顯示器，將於以下參見附圖而具體說明如下。圖2 顯示一種依本發明之實施例之主動矩陣型液晶顯示器之輪 廓=示意圖。圖2顯示依據本發明之一個實施例之液晶顯、 示器之f晶顯示面板之剖面圖。圖3顯示圖2之液晶顯示面· 板之一單位像素之平面視圖，而圖4顯示圖2中以虛線表示v 之區域的主要部份之放大圖。 乂如圖1所示，在本發明之實施例中，一液晶顯示面板 3 0 0係配置於一背照光4 〇 〇上。複數之薄膜電晶體（未顯示） 係設置於液晶顯示面板3 〇 〇上。驅動薄膜電晶體之液晶驅 動電路50 0，係連接至液晶顯示面板3〇〇。 j 如圖2所示，在液晶顯示面板3〇 〇中，一TFT側基板1 〇〇 與一反側基板2 0 0可彼此平行地配置。一隔離部3 〇 2係置放 並容納於反側基板20 0與TFT側基板1 00之間，且一單元間 隙係形成於它們之間。於此單元間隙中，設置包含一液晶 分子3 0 1之液晶層。 、 在TFT側基板1〇〇中，可將一 TFT側玻璃基板101設置於^ 一TFT側偏光板1 1〇上。複數之共通電極1〇3係形成於TFT側 玻璃基板1 0 1之表面上，而每個共通電極1 0 3係由一層間絕 緣膜105所覆蓋。再者，複數之信號線102與電連.接至信號 線102之複數像素電極1〇4，係形成於層間絕緣膜105上。〇 平行於基板之分量的電場（橫向電場），係藉由共通電極 103與像素電極1〇4而形成。共通電極103與像素電極1〇4係 由一保護絕緣膜1 〇 6所覆蓋。在一單位像素中，共通電極 1 0 3與像素電極1 〇 4係交互配置於平面視圖上。藉由磨擦方

第8頁 556015 五、發明說明（6) 式處理之一 T F T側配向膜1 〇 7，係形成於液晶3 〇 J之配向的 保護絕緣膜1 06上。TFT側偏光板11 〇係以下述方式被黏貼 於丁 FT側玻璃基板1〇1上·· TFT側偏光板11〇之穿透軸係垂直 於TFT側配向膜1 〇7之磨擦方向。 ‘ 在基板2 00中，可將一反側玻璃基板2(π設置於一反側“ 偏光板2 0 5上。一遮蔽薄膜2 〇 3係如一矩陣地形成於反側玻 璃基板201上。用以作彩色顯示之色層2〇4，係選擇性地形 成於反側玻璃基板201與遮蔽薄膜2〇3上。一平坦化膜2 〇2 係形成於色層2 0 4上。然後，藉由磨擦而被處理的反側配 向膜20 7，係形成於平坦化膜2〇2上，以作為液晶3〇1之配 向。磨擦方向最好是與TFT側配向膜107之摩擦方向相反。 反側基板20 0之表面係藉由平坦化膜2〇2而平坦化。再者， 反側偏光板2 0 5係以下述方式被黏貼於反側玻璃基板2〇1 上：反側偏光板20 5之穿透軸係垂直於TFT側偏光板11()之 穿透軸的方向。 ’ T F T側基板1 〇 〇與反側基板2 〇 〇係以將配向膜1 〇 7與2 〇 7 · ，此對向之方式黏貼於隔離部3 〇 2。因此，如上所述，一 f元間隙形成於基板1〇〇與2 0 0兩者之間。然後，包含液晶 分子301之液晶層係密封於單元間隙中。在基板1〇〇與2〇(^ 之間的液晶層之厚度d係由隔離部3 〇 2之直徑決定。液晶分·· 子301之折射率異方性Δγι與液晶層之厚度d之乘積，，· dn 係為 〇· 12 至 〇· 18 /zm。 、 再者，如圖3所示，一掃瞄線丨〇 8與連接至驅動電路 5〇〇之一信號線1〇2，係提供至每個單位像素。在靠近掃瞄 556015 五、發明說明（7) 線1 0 8與#號線1 〇 2之父點處’配置一薄膜電晶體丨〇 9作為 一開關元件。然後，梳齒形狀的像素電極丨〇 4係連接至薄 膜電晶體109。再者，設置延伸至像素電極1〇4之相反方向 的共通電極1 〇 3。 其次，將說明包含上述元件之液晶顯示器.之動作。 藉由經由設置於與共通電極丨03相同層的掃瞄線1〇8傳 輸之信號’可改變薄膜電晶體1 〇 9之on/ off狀態。當薄膜 電晶體109為ON狀態時，可允許電荷從信號線1〇2流動進入 像素電極104。然後，當薄膜電晶體1〇9為〇1?1?狀態時，電 荷係保留於像素電極1 〇 4中，以保留一固定電位。一固定 直流電壓係一直被施加至共通電極1〇3。在像素電極1〇4與 共通電極103之間的電位差異，係藉由像素電極1〇4之電;[立 的改變而改變。接著，產生平行於TFT側玻璃基板丨〇1與反 側玻璃基板201之表面的橫向電場。至掃瞄線1〇8、信號線 1 0 2與共通電極丨〇 3之信號係由驅動電路5 〇 〇所提供。 "a ^在液B曰顯示面板產生一橫向電場時，藉由其介 電常數各向異性與圍繞橫向電場之交互作用，使得液晶分 =^疋轉如圖4所示。在圖4中，顯示當液晶分子3〇3之 介電常數各向異性為正值的狀況下之旋轉方向。在介電常 數各^ t性為負值的狀況下，旋轉方向係為相反方向。藉 =液曰曰分子3 03之旋轉，已從背照光4〇〇發射，並經由液晶 二、板3=而透射之光的數量，會於一個未設有遮蔽薄 _ ’、電極1〇4、共通電極103、掃瞄線1〇8、及薄膜 電晶體109之區域中改變。 及居膜

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然而，依據液晶層，在延遲少於〇.12wm的狀況下， 於〇, 18 /^的狀況下’在大約7〇度的視角無法 又仔一種良好的顯示。本案發明人所尋得之延遲與視 :的關係將說明於下。圖5顯示IPS系統之顯示機構。液晶 为子之介電常數各向異性為正值之情況係顯示於圖5中。 在未施加電場之狀態下，液晶分子之初始配向方向， 係猎由TFT側基板之磨擦方向所決定，而液晶分子係垂直 於TFT側偏光板之偏光軸方向而對準。於此情況下， 側偏光板所偏光之入射光並未被液晶分子所偏光。因此， 此光幾乎完全地藉由反側偏光板而被遮斷。因 嫩 成黑色顯示之狀態。 史 另一方面，當產生於像素電極與共通電極之 電場被施加至一液晶分子時，液晶分子會藉由其二二向 各向異性與圍繞上述橫向電場之交互作用而旋轉。因吊數 藉由液晶分子之旋轉，在經由反側偏光板透射二此’ 晶顯示面板之入射光變成橢圓地偏光，而在對 玉敗 偏光之反側偏光板的穿透軸之方向的分量係從顯八 也 射。然後，出射光之強度的時間平均值係由人限7 ^板發 橢圓偏光之角度，係依據顯示於圖5之液晶&八所感測。 向方向與其初始配向方向間的角度ψ而改變。%刀子之配 之液晶顯示面板之標準透射率T / T 0，大約趨近於 晴/兄下 (1) ·· ;下述的式 T/T0 = sin2(2W)sin2{( Δη -d)/ λ X π )} 其中，Ψ為平均液晶配向方向與初始配向 （1) 方向間的角

第11頁 556015 五、發明說明（9) 度，△ η為液晶分子之折射率異方性，d為液晶層（單元間 隙）的厚度，又為透射光之波長。 從式（1)可清楚地理解到，當角度Ψ為0度時，透射率 為最小，而當角度Ψ為45度時，透射率為最大。再者，為 了以某波長λ 1使光之透射最大化，其必須能滿足下述式 (2 )之條件·· (Δη · d)/ λ 1 =1/2 …（2) 舉例而言’在以接近人眼感覺最亮之綠光的波長（5 〇 〇 ηπ〇之光的透射率最大化的情況下，可將λ 1 = 5〇〇nm代入至 式（2)，得到延遲” △〇 · dn 為 〇· 2 50 /zm。 其次，將說明例如產生黃色變換之著色現象的原因。 /:係為顯示著色現象之示意圖。士口圖6所示，依據至液晶 :2 ΐ線，¥色現象係為不同的，此乃因為液晶分子具 分子的狀J;性U故二舉例而f，在長軸方向觀看液晶 曰八不'，^產生著藍色現象，而在短軸方向觀看液 曰曰分子？狀況下，會產生著黃色現象。 ㈣看液 接著，將說明產生著多王目金+ μ 的表1，係、為以顏“认象機冓。以下顯示理論式 a ^ ...... 角，於長軸方向或於短軸方向觀窣$ 晶分子的狀況下，得到折鼾銮s 士 ω 平乃Π銳祭液 晶層之厚度的有效數制，的：u有效數值Δη，與液 與方位角“定義。在圖7的中表，：;=传『^ 面板之顯示表Φ，而ζ軸係 7千面广曰對應至液晶顯示 示表面的軸。 …至垂直液阳顯示面板之顯 556〇15 五、發明說明（Π) 遲有效數值變得較小，俾能使圖片著藍色，而當從液晶分 子之短軸方向觀看液晶分子時，延遲有效數值變得較大，. 俾能使圖片著黃色。特別是，當從液晶分子之短軸方向觀 看液晶分子時，當視角Θ變得較大時，圖片急速改變而著 黃色。 再者，如式（1)與式（2)所示，在延遲有效數值為0.5 // m或更少的狀況下，具有黃色波長之光的透射率是低 的。此外，如圖8A所示，假設延遲（Δη · d)為〇· 25 /zm， 則當視角Θ為6 0度時，在短軸方向之延遲有效數值大約為 。另一方面，如果延遲（Δη ·(!)為〇.l5//m，則延 遲有效數值超過大約0.5 之視角θ係大於7〇度。因此， ，由使延遲（Δη ·(!)成為〇.15/zm，當從嚴苛的斜視狀況 觀看液晶顯示面板時，著黃色現象可受到抑制。 當延遲（Δη .d)是在0.15/zm±〇.03/zm之範圍内時， 可後得此效果。目此’液晶之折射率異方性心與液晶層 之厚度d的乘積An .d應為0.12至。 ,、σ: u為f 士之免度係小於黃色之亮度，所以，顯 不。口貝可错由以咼壳度抑制著黃色而改善。 …、 因此’依據本實施例，經由液晶顯 波長’可改變至藍色側，即使從嚴苛的斜射 示螢幕’亦不會產生著黃色的現象…顯 有方位角之色彩改變會變小，而 2所有：角與所 性是良好的。 个s視角為何，色彩重現 可利用於本，發明之液晶材料之例 刊π· <列子係顯示於圖9。這 556015 些液晶材料可單獨地被使用，或以混合兩種以上的液晶材 料的方式使用。折射率異方性△ n最好是〇 · 〇 4至〇 · 〇 7，亦 即，最好是非常小。舉例而言，在圖9中最好是使用一種 液晶材料，其折射率異方性△ η之範圍為如所示的〇 · 〇 6至 0· 07 〇 再者液晶層之厚度d，可藉由液晶材料被密封之單 元間隙而詳細說明。此單元間隙可藉由插入於反側基板盥 TFT側基板之間的隔板之直徑而決定。此外，為了達到良

好的顯示特性，液晶層之厚度4(單元間隙）最好是2至2. 5 // m 0 再者，在顯示白色之中間色調時，以7〇度之視角觀讀 顯示面板的狀況下，CIE(coinmission Internati〇naie d’ Ecy iragee)色度圖（以下簡稱CIE色度圖）之色度表示a X一座’在所有方位角最好是小於或等於G. 35，而色度表 不之y座‘，在所有的方位角最好是小於或等於〇.35。因 此，即使在從嚴苛的斜減況觀看顯示面板的狀況下， 示面板之著黃色狀況更被抑制。 ”、、 又’在顯不出白色之中P弓；^ | _ • s ^ α 巴甲間色调時，以70度之視角觀邊

y面板的狀況下’抑色度圖中，色度表示之χ座標聋 特二:.35 ’而色度表示之y座標最好是0.2至0.35。 TU y座標最好是大於或等於U5。因 Ϊ方：Ϊ Ϊ苛的斜視狀況觀看顯示面板的狀況下，在许 色彩重現性都是相當好的，而在斜視與正i 況間之色度差異會變小。 优形

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五、發明說明（14) 子為0.302//m的狀況下，當所取之視角Θ為7〇度時，從表 1之理論式所獲得之液晶分子之短軸方向（著黃色之方向） 的延遲有效數值係為0.88 。另一方面，在延遲· d)像實施例為〇 · 1.5 // m的狀況下’當所取之視角0同樣為 7 〇度時，短軸方向之延遲有效數值大約為〇 · 45 # m。從式 (1)與式（2)可見’在延遲有效數值大約為〇 45以^的^^兄 下，圖片之著黃色狀況會被抑制，此乃因為透 率不高的緣故。亦即，當以嚴苛的斜細先之透射 面板（例如在70度之視角0 )時，可永 /觀看液晶顯不 了抑制著黃色現象。

556015 _案號88109165_年月日 修正 韻-式簡單說明 第18頁

Claims (1)

1. 556015 _案號88109165_年月日__ 六、申請專利範圍 ΟΝ/OFF。 6.如申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示器， 其中： 該液晶顯示面板包含： 複數之顯示像素，如一矩陣型式地配置； 一掃瞄線與一信號線，連接至該等顯示像素；及 一控制器，用以控制該掃瞄線之電位；而 該兩基板之其一包含： 一透明性基板；

   一像素電極，為各該顯示像素設置於該透明性基板 上，該像素電極係連接至該信號線； 一共通電極，設置於該透明性基板上，且共通於各該 顯示像素，該像素電極與該共通電極係以施加實質上平行 於該透明性基板之表面分量的電場至該液晶層的方式配 置； 一開關元件，設置於該透明性基板上，並連接至該掃 瞄線，該開關元件係於該像素電極與該信號線之間改變 0N/0FF ;及

   一配向膜，設皇於該透明性基板上。

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