TWI325512B - Liquid crystal display panel and method for making liquid crystal display panel - Google Patents

Description

1325512 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製作液晶面板之方法，特別是關於 一種利用聚合物穩定配向技術來製作液晶面板之方法。 【先前技術】 隨著顯示科技的進步，與傳統的CRT顯示器相比，液

晶顯示器（liquid crystal display, TFT-LCD)由於具有 輕、薄、低輻射以及體積小而不佔空間的優勢，目前已經 成為顯不器市場的主力產品’同時大量的應用於計算機、 個人數位助理(PDA)、筆記型電腦、數位相機、行動電話等 各式電子產品中。

為因應液晶顯示產品的快速發展，液晶面板薇商的競 爭日增。業界積極的投入研發以及採用更先進的生產設 備，使液晶顯不器的生產成本不斷下降，更令液晶顯示器 的需求量大增。為了進一步擴展液晶顯示器的應用領域與 品質，當前液晶顯示器的研究重點，主要集中在如何增廣 視角以及縮短螢幕的反應時間。 為了達成上述要求，業界發展出一種應用聚合物穩定 配向（polymer stabilized alignment; PSA)技術來製造液 晶面板之方法。 此方法主要是在液晶面板中，產生高分子聚合物，使 得液晶分子受到高分子聚合物的影響而具有一預傾角。因 此，當液晶分子受到電場驅動時，液晶分子便可迅速地偏 5 進而縮短液晶面板的反應時間。關於此 可先由液晶面板的基本構造開始介紹。

分子層形絲上餘與下基板之間。魏晶分子層與 轉到適當的方位， 方法的詳細說明， 上基板之間並設置一共用電極。 請^照第-圖，第一圖為習知聚合物穩定配向液晶面 中的早位像素結構上視圖，此像素結構主要形成於下基 板表面。對每-個單位像素1G而言，其主要树包括了掃 描線10卜資料線102、薄膜電晶體103、儲存電容Cst及 像素電極105。單位像素10的操作程序係藉由掃描線1〇1 輸入-掃描訊號，導通薄膜電晶體1〇3，而使資料線1〇2 上的電壓訊號傳送到像素電極1〇5中。同時，由資料線1〇2 所輪入的電壓訊號，會保留在儲存電容1()4中以便在影 像資料供給空檔中’仍可繼續維持單位像素1〇在一定的灰 階位準。 ,如第一圖所示，像素電極105的形狀係包含了複數條 彼此平行的長條形圖案，這些長條型圖案係分別朝向四個 方位角度沿伸（即圖中的魚骨狀圖案）。當此單位像素1〇 作用時，在像素電極105與共用電極間產生的電場，會使 液晶分子層内的液晶分子依據此電場而產生相對應的偏 轉。由於像素電極1〇5形狀的關係，液晶分子會分別朝向 四個方位角度偏轉，而形成四個分域的效果。 為了縮短液晶面板的反應時間，可在製作出上述像素 電極105後’使用聚合物穩定配向技術，並執行一固化 (curing)程序’讓液晶分子具有固定的預傾角（pretilt angle)。請參照第二圖，第二圖係為習知單位像素1〇進行 固化私序時之電路示思圖’圖中包括了上述之儲存電容L 及一液晶電容Cu：。其中，液晶電容Cic係由像素電極 及共用電極所形成。在固化程序中，共用電極維持一定之 電位位準。較佳實施例中，共用電極係維持於一接地電位 (Vground ) 0 固化程序係在製作液晶面板的過程中，在液晶分子層 多加入一種用於聚合物配向之單體後，施加一固化電壓 (Vcuring)至儲存電容Cst之一電極上。此時，像音電極jog 因電容耦合的作用，而具有一耦合電壓（Vc〇upie)施加於像素 電極105上，使得各液晶分子偏轉到一預定角度，同時上 述單體亦隨著液晶分子的排列方向而排列。接著，利用一 紫外光，使上述單體聚合成高分子聚合物，並傾斜地形成 於液晶面板中。 藉由此聚合物穩定配向技術，高分子聚合物可使液晶 分子具有一預傾角，亦即液晶分子在未受電場驅動時，受 到高分子聚合物的影響，而會傾斜的排列。因此，當液晶 刀子父到電％驅動時，液晶分子便可迅速地偏轉到適當的 方位，進而縮短液晶面板的反應時間。 目前聚合物穩定配向（PSA)之液晶面板中，像素電極 105係由IT0材料所構成，並藉由微影製程製作出魚骨狀 的圖案，可將單一像素分割成四個分域。儘管此種設計可 大幅增進液晶面板之對比值、亮度值，且有效縮短反應時 間。但是隨著液晶面板尺寸增加的趨勢，此種設計仍無法 解決大視角色偏的問題，且無法進一步降低色飽和度不足 (color washout)的現象。 【發明内容】 本發明之一目的係在於提供一種製作液晶面板的方 法，不但可以有效解決大視角色偏的問題，且降低色飽和 度不足(color washout)的現象。而且，在固化液晶分子配 向的程序中，藉由改變單位像素内各個液晶電容與儲存電 谷間的比值，或是在不同的儲存電容之一電極輸入不同的 固化電壓，使得單位像素内各像素電極上的電壓相等。如 此一來，在經過固化程序後，液晶分子的配向將更為均勻 且整齊母單位像素也不會有錯向線（disci ination line)產生’使得液晶面板的成像品質得以提升。 本發明所揭露之製作液晶面板的方法，包括下列步 驟。首先，提供一液晶面板，液晶面板包含一第一像素電 極、-液晶分子層、—第—共用電極…第—電容電極、 一第一介電層、一第二共用電極、一第二像素電極、一第 二電容電極以及一第三共用電極。 ^液晶分子層位於第一像素電極及第一共用電極之間。 第一介電層位於第一電容電極及第二共用電極之間。液晶 分子層更位於第二像素電極及第-共用電極之間。第-介 電層更位於第二電容電極及第三共用電極之間。 液晶面板具有複數個單位像素，其中每一單位像素具 f 一 = 一液晶電容(Clcl)、一第一儲存電容(Csti)、一第二液 晶電容(Clc2)、一第二儲存電容(Cst2)及一耦合電容。 第液曰日電各(Cici)，由第一像素電極、液晶分子層、 與第一共用電極構成。第一儲存電g(cstl)，由第一電容電 極、第一介電層、與第二共用電極構成，且第一儲存電容 (Cstl)與第一液晶電容並聯。第二液晶電容(Cic2)，由第二像 素電極、液晶分子層、與第_共用電極構成。第二儲存電 容(Cst2)，由第二電容電極、第一介電層、與第三共用電極 構成’且第二儲存電容與該第二液晶電容並聯。輪合電容， 連接於第一電容電極與第二像素電極之間。另外，第二像 素電極與第一像素電極彼此獨立且可電性分離。 根 據 與 之關係式，提供一第一固化電^ (VcuHn^)與一第二固化電壓(Vcuring〇。其中％為第一像素 極之電壓’ V2為第二像素電極之電壓。 、 接著，施加第一固化電壓…一於第二共用電極，同 施加第一固化電壓(^^於第三共用電極，使第 電極與第二像素電極上之電壓比值約介於G 9與i 1之 間’以固定液晶分子之配向。 、’ 電 容 —本發明亦揭露一種液晶面板，包括複數個單位像素。 個單位像素具有第-液晶電容(α1)、第—儲存電容 、第二液晶電容㈣、第二儲存電容㈣及輕合 第-液晶電容(Clcl)，由第-像素電極、液晶分子声、 與第—共用電極構成。第—儲存電容(U)，由第一電^ 極、第-介電層、與第二共用電極構成，且第一儲存 與第-液晶電容並聯n晶電容(Ck2)，由第二像 極、液晶分子層、與第—共用電極構成。第二儲存電容 (Cst2) ’由第二電容電極、第-介電層、與第三共用電極構 成’且第二儲存電容與該第二液晶電容並聯 。搞合電容， 連接於第-像素電極與第二像素電極之I另外，第 素電極係與第—像素電極彼此獨立且可電性分離。 其中’第一儲存電容(Cstl)、第一液晶電容(Clcl) /lc2) ’ 滿足 Cstl/Cicl:

儲存電容(U)、與第二液晶電容(G

Cst2/Cl。2 之關係 〇 下有特徵及内容’請參閱以 【實施方式】 之液晶輸具魏數解位像素，請參 f ’第四關為本發明單位像素之剖面圖。並可同時參昭 ίς圖’第三_為本發明單位像素之上視圖。如第三圖 及第四圖所不，液晶面板中，每一個單位像素3g包含 -^素電極311、-液晶分子層341、一第一共用電極 一第-電容電極323、-第一介電層342、一第二 343々、-第二共用電極324、一第二像素電極321、一第二 電谷電極333以及一第三共用電極334。 其中，液晶分子層341位於第一像素電極311及第〜 j電極314之間。第-介電層342位於第一電_ f二共用電極324之間。第二介電層343位於第-像^ 電極311及第-電容電極323之間。液晶分 ^ 於第二像素電極321及第一共用電極3 尺位 層-更位於第二電容電極：第=極=: 間。第二介電層343更位於第二像素電極321及第二電容 電極333之間。 此外，第二像素電極321與第一像素電極311係為彼 此獨立且可電性分離。亦即，第一像素電極犯1與第二像 素電極311彼此隔離而未直接接觸，亦可未電性導通。 m藉由上述元件之間的位置及相互作用關係，使得每一 個單，像素3G中，具備了 —第—液晶電容^、一第一儲 =電=Csti、、一第二液晶電容Cw、一第二儲存電容及 。輕合電容CX，可同時參照第五圖，第五圖係為本發明之 單位像素電路示意圖。 乐一液晶電容clcl，由第 ------，丨冬乐电蚀、欣晶分子層 -、第共用電極314所構成。第一儲存電容cstl，由 ^^容電極323、第一介電層342、與第二共用電極324 構成。其中，第一儲存電容。與第一液晶電容^並聯。 34】第二液晶電容由第二像素電極32卜液晶分子層 二心第一共用電極314構成。第二儲存電容Cst2，由第 333、第一介電層342、與第三共用電極334 耦人^中’第二儲存電容U與第二液晶電容^並聯。 之門位於第一像素電極311與第二像素電極321 二可由第二像素電極32卜第二介 谷電極323構成。 八弟€ 301另一外^請參照第三圖，單位像素30更包括一掃描線 正常運作7線3〇2及一薄膜電晶體310。在單位像素30 、過程中，掃描線3〇1用以傳送一掃描訊號，資 料線302則用以傳送一電壓訊號。薄膜電晶體⑽係為單 位像素30之開關，會回應於掃描訊號而開啟，可導通並傳 送電壓訊號到-第—像素電極311，其中，第—像素電極 311直接連接於薄膜電晶體31〇。 而本發月戶斤k供之製作液晶面板的方法，係利用聚合 物穩定配向(PSA)技術巾_化程序，明化液晶分子配 向。此製造方法的步驟，主要是先提供—具有上述元件的 液晶面板’且此液晶面板具有複數個單位像素3〇。 請參照第五® 1五圖係為單錄素進行固化程序時 之電路示意圖。藉由電路示意圖，可推得 V,=Cstl/(Cstl+Clc〇^ ^ V2=C5t2/(Cst2+CIc2)^ 式:根據上侧係式，而提供—第―固化電壓v—與一 ，二固化電壓v—2。在上述關係式中，％為第—像素電極 311之電壓，V2為第二像素電極321之電壓。 接奢，施加第一固化於第二共用電極324, 同時施加第一固化電屋V—2於第三共用電極咖，使得第 -像素電極311與第二像素電極321上之之比值約介 於〇. 9與Η之間，更佳的是，第一像素電極3ΐι與第二 像素電極321上之電屢相等㈣ο，以固定液晶分子之配 向，使液晶分子的預傾角更為均勻且整齊。 進行固化程序前，除了先奴施加於第二共用電極 ，4_的第一固化電壓以及施加於第三共用電極咖的 -固化電屢V_2外，更需決定施加於第一共㈣極犯 大小…般而言’可將第—共用電極3]4 位準維持在接地狀態的電位位準（Vgajmd)。 第一實施例 當第—儲存電容U與第一液晶電容Clcl之比值，不等 於第二儲存電容Cstz與第二液晶電容⑴之比值時，製作液 晶面板的方法，更包括下列步驟。 首先’根據V丨sCstl/CCsu+CldPVcuringl關係式，產生欲使 第一像素電極311之電壓％等於一耦合電壓V時，所需施 加於第二共用電極324之第一固化電壓VcuHngl。 接著’根據V2KW(Cst2+Clc2)*Vcuring2關係式，產生欲使 第二像素電極321之電壓v2等於耦合電壓V時，所需施加 於第三共用電極334之第二固化電壓。 ‘ 也就是說’在固化液晶分子配向的過程中，可以根據 上述兩個關係式，改變第一固化電壓Vcur㈣與第二固化電 壓VCuring2到適當的電壓位準，且分別施加到第二共用電極 324與第三共用電極334，使得第一像素電極311之電壓 Vl與第二像素電極321之電壓y2之比值約介於0. 9與1.1 之間’更佳的是，皆等於一耦合電壓v(Vl=V2=v)。 在一實施例中，各電容值如下所述：Cstl=〇. 1312pF、 Cst2 〇· 〇87pF、Gci=Cic2=0. 0396。而當第一固化電壓 V〇uringl=60V(伏特）以及第二固化電壓Vcuring2=44· 5V(伏特） 時’兩像素電極之電壓VfVfUV(伏特）。如此一來，藉 由兩種固化電壓輸入’使得兩像素電極之電壓大約相同， 即可避免液晶排列不整齊之情況發生。 因此’上述第一儲存電容(^與第一液晶電容clcl之比 值’不等於第二儲存電容Cst2與第二液晶電容Ck2之比值的 狀況下。分別施加不同電壓位準的第一固化電壓乂⑽嗯與 第二固化電壓Vcuri„g2到第二共用電極324與第三共用電極 334上時，可使得第一像素電極311之電壓W與第二像素 電極321之電壓V2之比值約介於〇· 9與1· 1之間，更佳的 是’第一像素電極311之電壓乂與第二像素電極321之電 壓V2相等。 這種方法的好處是，能彈性地配合不同的電容比值來 調整固化電壓。然而’在製作液晶面板的過程中，由於需 要控管兩種不同電壓的加電壓程序，因此使得製程變得較 為繁複® 第一實施例 在製程的考量上，欲以同一種固化電壓（Vcur㈣ =Vcuring2)’而達到兩像素電極之電壓相同（Vi=V2)的目的， 則必須調整第一液晶電容Clcl、第一儲存電容(^、第二 液晶電容Cl。2及第二儲存電容cst2之間的比例關係。 由刚述關係式可以得知，在兩像素電極之電壓相同 jv1=v2)及兩固化電壓相同（Vwingi=Vcuring2)的情況下，第 儲存電容Cstl與第一液晶電容Cld之比值(Csti/Cici)必須等 於第二儲存電容。與第二液晶電容Cic2之比值(Cst2/Cic2)， 才即滿足Cstl/Clcl= Cst2/Clc2之關係。 也就是說’當第一儲存電容Cstl與第一液晶電容Clcl 之比值(Cstl/Clcl) ’等於第二储存電容Cst2與第二液晶電容 1325512

Cm之比值(Csdo時，只要在第二共通電極324與第三共 通電極334上施加相同的固化電壓，亦即使第一固化電壓 Vcuring丨等於第二固化電壓Vcurin^ (Vcuring丨=Vcuring2)，第一像素 電極311之電壓Vl與第二像素電極之電壓％仍會相等 (Vl=V2) 〇 因此，在製作液晶面板的過程中，需要使第一儲存電 谷Csti與第一液晶電容Cid之比值(cstl/〇lcl)等於第二儲存電 谷Cst2與第一液晶電谷Clc2之比值(Cst2/Cic2)。此種效果，可 由以下步驟達成。 例如，可選擇調整第一電容電極323與第二電容電極 333的尺寸大小’而使第一電容電極323與第二電容電極 333分別具有不同的面積。 或者，可選擇改變第一像素電極311與第二像素電極 321之尺寸大小，而使第一像素電極311與第二像素電極 321分別具有不同的面積。此外，也可選擇改變第二共用 電極324與第三共用電極334之尺寸大小，使第二共用'電 極324與第三共用電極334分別具有不同的面積。^ 藉由調整上述電極的面積’可使第一儲存電容c⑻與 第一液晶電容Gci之比值等於第二儲存電容Cstz與第二液晶 電谷Cl。2之比值。在此情形下，便可施加相同電壓位準的 第一固化電壓Veurin^與第二固化電壓Vcuring2於第二共用電極 324與第三共用電極334上，並使得第一像素電極311之 電壓1與第二像素電極321之電壓％之比值約介於〇·9與 1· 1之間，更佳的是，使得第一像素電極311之電壓 第二像素電極321之電壓V2相等。 15 如先剛所it ’本發％之液asa^板的每 具有彼此獨立之第-像辛雜31〗魅位像素30 請參照第•其"===每 二=ΓΪΓί素電極311由複數條彼此平行之 =條關案構成’該钱條賴案係沿著同—方向延伸分 •Ψ 而第二像素電極321亦可以具有四個分域，每一個 =份電極321由複數條彼此平行之長條形 圖案構成，該些長條形_係沿著同—方向延伸分佈。 在較佳實施例中，位於上述四個分域中之該些長條 圖案之延#方向的方位角度約分別介於4G，度、i 3(Μ =220-230度、與310_32〇度。因此，第一像素扪 ”第-像素電極321所呈現出來_案分佈 狀圖案。 、…、月 請參照第六圖，第六圖係為本發明之單位像素影像表 現圖。如圖所示’不妓朗第—實施例或是第二實 的方法’皆可以使得第一像素電極311之電壓％與第 素電極321之電壓R之比值約介於〇. 9與丨· i之'間，^佳 的是，使得第-像素電極311之電壓Vl與第二像素電極321 之電壓V2相等。如此一來，在經過固化程序後，液晶分子 的配向將更為均勻且整齊。單位像素不會有錯向線 (口disclination line)產生’使得液晶面板具有更佳的成像 品質0 本發明雖以較佳實施例闡明如上，然其並非用以限定 本創作精神與創作實體，僅止於上述實施例爾。因此，$ 1325512 不脫離本創作之精神與範圍内所作之修改，均應包含在下 述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第圖係為習知聚合物穩定配向液晶面板中的單位像素 結構上視圖； 第一圖係為習知單位像素進行固化程序時之電路示會 圖；

第二圖係為本發明之聚合物穩定配向液晶面板中，具有 八個分域的單位像素結構上視圖； 第四圖係為本發明單位像素之剖面圖； 第五圖係為本發明之單位像素進行固化程序時之電 意圖；及 第六圖係為本發明之單位像素影像表現圖。

【主要元件符號說明】 10、30 ·單位像素 102、302 :資料線 105 ··像素電極 Vcouple ·輕合電壓 Cst :儲存電容 321 ··第二像素電極 101、301 :掃描線 103、310 :薄膜電晶體 Vcuring :固化電壓 Cl。：液晶電容 311 :第一像素電極 323 :第一電容電極 1325512 333 :第二電容電極 324 :第二共用電極 341 :液晶分子層 343 :第二介電層 Clc2 .第二液晶電容 Cstl :第二儲存電容 Vground .第·一共通電極之電壓 Vcuring2 :第二固化電壓 V2 :第二像素電極之電壓 314 :第一共用電極 334 :第三共用電極 342 :第一介電層 Clcl .第·一液晶電容 Cstl :第一儲存電容 Cx :耦合電容

Vcuringl .第一固化電壓 Vl :第一像素電極之電壓

Claims (1)

1325512 十、申請專利範圍： 1. 一種製作液晶面板之方法’包括下來 提供一液晶面板，該液晶面板包含一 乂驟. 晶分子層、一第一共用電極、一第—電容〜像素電極、一液 一第二共用電極、一第二像素電極、一第一玉、—第一介電層、 三共用電極，其中該液晶分子層位於該第二電容電極以及一第 共用電極之間、該第一介電層位於哕像素電極及該第一 用電極之間、該液晶分子層更位於^第二^電極及該第二共 用電極之間以及該第一介電層更位於該電極及該第一共 共用電極之間，該液晶面板具有複數^ 料極及該第三 單位像素具有： 像素，其中每一該 一第一液晶電容(Clcl)，由該第一像 子層、與該第-共用電極構^素電極、該液晶分 一第-儲存電容(cstl)，由該第—電 S聯與該第二共用電極構成，與ΐ二Ϊ 一第二液晶電容㈣’由該第二像素電極、八 子層、與該第一共用電極構成二;液： -第=第;像f電極彼此獨立•二 第一儲存電容(Cst2)，由該第二電容雷 2聯=三共用電極構成’與該第^ $接像素電極触第二像素電 其"ίΐ 與一第二固化電峨一)， 以及 s第像素電極之電壓，％為該第二像素電極之電廢； 該第二化電贿一。於該第二共用電極，同時施加 匕電屋d喊)於該第三共用電極，使該第一像素電極 (S. 19 電壓之比值約介於9與i.1之間，以 «:二圍第1項之方法’其中當該第—儲存電容 電Ϊ晶電容(Clel)之比值((WCW)，等於該第二儲存 固化電"第、：液晶電容(Clc2)之比值(Cst2/Cic2)時，使該第一 固化電陳―）等於該第二固化電壓“ 步驟3中mi範π項之枝’上雜作餘晶面板之 該第一電容電極與該第二電容電極之面積， ^(Csti)與該第一液晶電容(Cici)之比值π』1。1) ( J/C c〇 Γ ^ # 1 ^(Cst2) ^ ^ ^ 3¾ t (Clc2) ^ tb ^ 步驟4中f如勺利範圍第1項之方法，上述製作該液晶面板之 J哕!該第一像素電極與該第二像素電極之面積， ^第—液晶電容㈣之比值(Cstl/Clcl) in儲存電讓2)與該第：液晶電容㈣之比值 rr 請專利範圍第1項之方法，其中當該第—儲存電容 ίΛ盥一液晶電容(Clcl)之比值’不等於該第二儲存電容 (Cw)#、該第二液晶電容(cw)之比值時，更包括下列步驟·· 本愈據該Vl=Cstl/(Cstl+Cld)*Veuringl關係式’產生欲使該第-像 用素 根據該VK：st2/(Cst2+C丨c2)卿咖喊關係式，產生欲使爷坌一 素！，之_⑹等於該福合電塵⑺時，所需施加於^第Γ妓 用電極之該第二固化電壓（Vcuring2)。 —、 1325512 6.如申請專利範園第1項 用電極施加一接地端電壓（L 、，，其中更包括對頡 round ) ° 苐一共 具有四個二青專^八]其中上述第-像素電極 長條晴：’ “=圈=;= 長條形圖案構成，該“ 9· 一種液晶面板，包括· 複數個t位像素，其中每一個該單位像素具有 /層、與一第-共用電ί構i象素電極、1晶分 -第：„“)，由一第一電容電極 聯二共用電極構成’與該第-液晶電 —第二液晶電容(clc2)，由一第二像音 2與共用電極構成，其中該ϊ二ii 一第二儲存電容(U)，由一第二電容電’ ίς與該第三共用電極構成， -耦極合之：，連接於該第一像素電極與該第二像素電 其中，該第一儲存電容(Cstl)、該第一 二儲存電容㈣、與該第二_容㈣日，日 21 Cst2/Cl<：2 之關係。 ι〇·如申請專利範 容電極與該第二電容電 如申請專利範 用電極與該第三共用電 固第9項之液晶面板，其中上述第一電 極具有不同的面積。 園第9項之液晶面板，其中上述第二妓 極具有不同的面積。 '、 素電極與該第第9項之液晶面板，其中上述第一像 、电極具有不同的面積。 素電極具有四第9項之液晶面板，其中上述第一像 由複數條彼此平行部份該第-像素電2 同-方向延伸分佈。〜圖案構成，該些長條糊案係沿著 辛電極且11利範圍第13項之液晶面板，其中上Μ ，桎具有四個分域，每—個該分域内=上4第二像 由複數條彼此平行之長條形贿構成，該此=第二像素電極 同一方向延伸分佈。 一長條形圖案係沿著 (S： 22