TWI330735B - Multi-domain vertical alignment lcd - Google Patents

Description

年月日修正替換頁

Wt2jte3·發胡1說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係種多區域垂直配向型液晶顯示面板結 構，尤指-種共同電極和像素電極分別具有鑛齒狀圖案的 夕區域垂直配向型液晶顯示面板結構。 【先前技術】 液晶顯示器已被廣泛地應用在各式電子產品，如手 機、個人數位助理（PDA)及筆記型電腦(n〇teb〇〇k)等，而且 隨著大尺寸平面顯示器市場的快速發展，具有輕薄短小特 性的液晶顯示器更是扮演著相當重要的角色，進而逐漸取 代陰極射線管（CRT)顯Μ成為市場线。然而，液晶顯示 态由於視角不夠廣，成為發展上之限制條件，因此一種可 ^加視角的夕區域垂直配向型（mUiti_d〇main vertically aligned，MVA )液晶顯示面板便因應而生，該液晶顯示面板 可藉由將像素内液晶分子的方位（〇rientati〇n )設定為複數 個互為不同的方向而加以改善視角不夠廣的缺點。 習知技術一： 請參考第1圖，第1圖係為習知技術一之液晶顯示面 板之結構示意圖。一般而言’習知技術一之液晶顯示面板 100係為一多區域垂直配向型液晶顯示面板，其係由上基 板102、彩色濾光片層1 〇4、共同電極1 〇6、液晶分子108、 1330735

* , '像素電極110和下基板114依序疊合而成 笔極1〇6设置有多個配向凸塊(pr〇tr{!sion)]16，而各像素 (pixel)之像素電極11〇在相對應的配向凸塊116之間則設置 有狹縫（slit)118結構，其中液晶分子1〇8因為受到配向凸 • 塊116和狹縫118的邊場效應（fringe fieid)影響，所以可呈 現不同特定方向排列，這可使得習知技術一之液晶顯示面 板100的視角增加。 目前所知，造成多區域垂直液晶分子排列異常的可能 原因之一係當凸塊116與狹缝118距離變大時，凸塊 與狹縫118中間液晶分子需耗費較長的時間才得以隨著鄰 近的液晶分子傾倒_而配列，如此不僅使得液晶分子的 反應時間增加，再加上凸塊116與狹縫118中間的液晶分 子所党邊場效應較弱，且施加之垂直電場可能使多域垂直 液晶以任意的方向傾倒的情況下，使得傾倒方向不受控 制’而造成異常排列（disclinati〇n)。 工 另外，異常排列的成因亦可能因為瞬間施加高電壓， 凸塊與狹縫118中間的液晶分子在尚未受鄰近液晶分 子之傾倒而配顺，先受施加之垂直電場影響，使液晶以 任意方向傾倒，而在傾倒方向不受邊場效應控制的情況 下’異常排列也因而產生’在光學顯微鏡觀察下將呈現暗 點（gray spot)或黑點（black Spot)。

1330735 隼9

9&rt2TZ 上述灰點或黑點的產生係因任意方向傾倒的液晶分子 未與上下偏光片呈45度角配列所致，異常排列的液晶分子 隨後可能受鄰近液晶分子的影響而欲重倒（retilt)回與上下 偏光片成45度角的正確角度時，則需花費更長的時間，因 此造成反應時間增加，尤有甚者，當鄰近液晶分子的影響 已無法使異常排列的液晶分子重倒時，液晶分子將呈現灰 點或黑點而無法恢復該有之亮度。 由此可知在多區域垂直配向型液晶顯示器在驅動方面 存在有一臨界電壓，當外加電壓超過此臨界電壓時就會產 生前述液晶分子異常排列的問題，所以在習知顯示器設計 上必須限制驅動偏壓不能超過此臨界電壓，以免造成反應 時間的增加。並且在習知顯示器設計上，突起與狹缝之間 距也需小於一定程度，來避免異常排列問題，以此可以提 高臨界電壓值以增加驅動電壓可使用之範圍。但由於突起 與狹缝之間距變小，導致單一晝素内所設置之突起與狹縫 數量增加，且突起與狹缝皆為不可顯示的區域，因而導致 晝素區的開口率（aperture ratio)降低，液晶顯示器的亮度下降。 • * 習知技術二： 請參考第2圖，第2圖係為習知技術二之液晶顯示面 板之結構不意圖。習知技術二之液晶顯不面板2 0 0具有類 1330735 月日修正替^. '似於第1圖的習知技術一之液晶顯示面板其-亦由上基板202、彩色濾光片層204、’共同電極206、液晶 分子208、像素電極210和下基板214依序疊合而成，且 共同電極206具有多個配向凸塊(protrusion)216，但是，不 同於弟1圖的是’習知技術*一之液晶顯不面板2 0 0的像素 電極210在狹縫處更具有凹口（jagged)之下鋸齒狀圖案218 設置在相對應的配向凸塊216之間，使得液晶分子208因 為配向凸塊216和下鋸齒狀圖案218的影響，所以能呈現 φ 不同特定方向排列。並且鋸齒狀圖案218更可以增加邊場 效應（fringe field)，因而改善液晶異常排列並加快液晶的反 應時間。雖然可以因此而增加突起與狹缝之間距，但仍存 在液晶分子異常排列的問題，所以其間距仍是必須維持在 一定值以下，開口率之增加程度有限。 如上所述，習知技術一之液晶顯示面板100和習知技 術二之液晶顯示面板200皆具有較廣之視角，但是液晶分 子的反應時間仍舊不夠快，所以還是有殘影的問題，此外， 顯示面板之開口率不高，亦即光源的穿透率不夠高，這些 缺點都影響了液晶顯示面板的功效。 • · 【發明内容】 *' 本發明係提供一種多區域垂直配向型液晶顯示面板， 以解決上述技術難題。 1330735 年片日修正替換頁 ^ vSTTo 2 3 本發明之最佳實施例係提供一種多區域垂直配向型液 晶顯示面板，其包含有水平設置之上基板和下基板，位於 該上基板和該下基板之間有液晶層，上基板和液晶層之間 有共同電極，其具有上鋸齒狀圖案，以及液晶層和下基板 之間有像素電極，其具有下鋸齒狀圖案。 本發明之另一最佳實施例係提供一種液晶顯示裝置， 其包含有經垂直配向處理之第一基板及第二基板，一液晶 層夾設於此第一及第二基板之間，此液晶層當無電場施加 於液晶層時，係垂直於此第一基板之主要表面的液晶分 子，一共同電極設置於此第一基板，具有第一鋸齒狀圖案， 以及像素電極設置於第二基板，具有第二鋸齒狀圖案。其 中，第一鋸齒狀圖案係包含第一主狹缝及多個第一次狹缝 設置在第一主狹縫之兩側，第二鋸齒狀圖案係包含第二主 狭缝及多個第二次狹缝設置在第二主狹缝之兩側，第一鋸 齒狀圖案係與第二鋸齒狀圖案係平行且交錯排列。 本發明之另一最佳實施例係提供一種液晶顯示裝置， .其包含第一基板及第二基板，液晶層夾設於此第一及第二 基板之間，共同電極設置於第一基板上，像素電極設置於 第二基板上，具有第二鋸齒狀圖案，以及儲存電容裝置設 置於第二基板上。其中，儲存電容裝置對應的第一基板表 1330735 年月曰修正替換頁 -- -面部分不具有共同電極。 本發明可增加視角、縮短液晶分子的反應時間，並大 幅改善動態影像品質，而且本發明更增加了顯示面板的光 源穿透率，使得面板具有高亮度和對比值，有效提升了液 晶顯不面板的功效。 【實施方式】 0 請參閱第3圖，第3圖係為本發明多區域垂直配向型 液晶顯示面板之結構示意圖。多區域垂直配向型液晶顯示 面板300係由上基板302、彩色濾光片層304、共同電極 306、液晶分子308、像素電極310和一平行上基板302之 下基板314依序疊合而成，其中，共同電極306設置有多 個具有凹口之上鋸齒狀圖案320，且每個上鋸齒狀圖案320 則係具由一個主狹縫322和主狹縫322兩側的次狹縫324 所構成。另外，各像素中之像素電極310在相對應之上鯊 ® 魚鍵鋸齒狀圖案320之間則設置有下鋸齒狀圖案340，而 且每個下鋸齒狀圖案340亦係具由一個主狹缝342和主狹 縫342兩側的次狹缝344所構成。 請特別注意，本發明之上鋸齒狀圖案320和下鋸齒狀 圖案340沿上、下基板302、314之平行方向上交錯配置於 多區域垂直配向型液晶顯示面板300之各像素中，因此， 1330735 6專.璣· afc顿頁 -'專充於^間之液'晶分子308便會因為上鋸齒狀圖案320和 下鋸齒狀圖案340 Θ影響，產生固定的傾倒角度。由於次 狹缝324及次狹缝344可以增加遠離主狹縫322及主狹缝 342之液晶的邊場效應，所以施以電壓時，液晶分子的傾 倒方向就更易受到控制，液晶異常排列的現象將大幅改 善，反應時間較習知技術更為縮短了。並且由於次狹縫324 及次狹縫344可以增加邊場效應，故主狹縫322及主狹缝 342可以配置成具有較大之間距，因此有效減少該些主狹 縫的分佈密度，藉此有效增加開口率（aperture ratio)(亦即 可透光區域之比例），使得液晶顯示器之顯示品質顯著提昇。 / 其中，本發明中上鋸齒狀圖案320和下鋸齒狀圖案340 除了可使用第3圖所示的具有凹口之鋸齒狀狹縫之外，亦 可將上鋸齒狀圖案320和下鋸齒狀圖案340皆置換成具有 鋸齒狀的凸塊，或者是共同電極306設置有鋸齒狀的凸 塊，但像素電極310則設置具有凹口之鋸齒狀圖案；又或 者是共同電極306係設置具有凹口之鑛齒狀圖案5而像素 電極3〗0則改為設置鋸齒狀的凸塊，.此等皆為本發明所保 護之範圍。此外，本發明之共同電極306是由氧化銦錫（ITO) 或氧化銦鋅（IZ0)等之透明導電材料所構成，而若像素電極 310亦為ITO、IZ0等透明電極，則多區域垂直配向型液晶 顯示面板300係為一穿透式液晶顯示面板，假如像素電極 310是金屬電極，則可形成一反射式液晶顯示面板，再者， 1330735 年月日修丑資换灵 若偉素電極310同時具有透明電極與金屬雷，目|丨奇構忐 半穿透半反射式液晶顯示面板 請參閱第4圖，第4圖係為本發明之多區域垂直配向 型液晶顯示面板之上、下鋸齒狀圖案的俯視示意圖，其中， 第4圖之II、III分別代表本發明上基板與下基板相對應之 單一像素結構，而第4圖之I則係為II、III疊合後之上、 下錄齒狀圖案的俯視示意圖。如第4圖所示，II之共同電 極420具有多個上鋸齒狀圖案422，而且每個上鋸齒狀圖 案422皆由主狹縫424和位於主狹缝兩側的次狹缝426組 成，其次狹缝426的長度為a，另外，III之像素電極440 亦具有多個下鋸齒狀圖案442,而且每個下鋸齒狀圖案442 皆由主狹缝444和位於主狹縫兩側的次狹縫446組成，其 次狹缝446的長度為b，此外，薄膜電晶體450係位於下 基板（未顯示）上。當共同電極420和像素電極440疊合 於多區域垂直配向型液晶顯示面板400時，上鋸齒狀圖案 422和下鋸齒狀圖案442的位置交錯配置，而上鋸齒狀圖 案422和下鋸齒狀圖案442之間的距離稱為次狹缝間距c， 另外，如第4圖之I所示，上鋸齒狀圖案420之主狹缝424 和下鋸齒狀圖案440之主狹縫444沿上、下基板之平行方 向上之間的袁小距離為主狹缝間距d ^而主狹縫間距d等 於次狹缝426的長度a、次狹缝446的長度b和次狹縫間 距c三者相加，且在本發明中次狹缝間距c更可以為零， 13307359Ρ» 12.2ir 年 m正111 間距d即為a加上b，次狹缝間距c更可以為負 數，亦即兩次狹縫相互重疊，此時主狹缝間距d即為a加 上b減去c。a、b、c三值則可依設計需要而作搭配，當我 們需要維持適當的反應速度而獲得最大穿透率時，會將c 值取為正數或零，此時較佳之設計值為β30μηι、bS30pm、 0μιη^(^20μιη ;而當我們需要較快之反應速度時，會將c值 取為負數，即兩次狹縫相互重疊，此時較佳之設計值為 a$40pm、bS40pm、-20μιη$(^0μιη，更佳之設計為 c 值的絕 對值為a值或b值的一半。並且值得注意的是，其中任一 主狹縫不與對侧基板的電極上之次狹縫重疊。 請參考第5圖，第5圖係為本發明之較佳實施例，其 次狹缝間距為零時5多區域垂直配向型液晶顯不面板的 上、下鋸齒狀圖案俯視示意圖，.其中第5圖之I係為上鋸 齒狀圖案522、下鋸齒狀圖案542疊合後的俯視示意圖， 而第5圖之II則代表上基板之共同電極520為一具有多個 上鋸齒狀圖案522的結構。值得注意的是，在本發明之較 佳實施例中，在上基板設置鋸齒狀圖案的製程中，同時將 上基板與下基版之儲存電容（storage capacitor)裝置區域 550重疊的共同電極去除，即下基板之各像素結構位於儲 存電容裝置區域550的上方係不設置有共同電極。由於儲 存電容裝置區域550於下基板為不可透光之區域，此區域 之液晶無法提供顯示之功能，故將此區域的共同電極除去 14 =:響顯示品質。然而將此區域之共咸 二素的液晶電容，進而減少各像素的液晶電容充斤 =的時間。換句話說如維持相同之充電時 =: 錢線變細並同時將晝素電極增大，因而可以得 開口率，亦即光源透光率提升，可以得到較佳之顯示品问質。 相車父於習知技術’本發明除可增加視角使液晶顯示面 板成為廣視角面板外，更能有效縮短液晶分子的反應時 門大巾田改善動恶影像品質，而且本發明又可增加了顯示 =板的光源穿透率’使得面板具有高亮度和對比值，大幅 提升液晶顯示面板的性能表現。 乂上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖係為習知技術一之液晶顯示面板之結構示意圖。 第2圖係為習知技術二之液晶顯示面板之結構示意圖。 第3圖係為本發明多區域垂直配向型液晶顯示面板之結構 • » 不意圖。 第4圖係為本發明之多區域垂直配向型液晶顯示面板的 上' 下鋸齒狀圖案俯視示意圖。 1330735 本發明之次狹縫間距為零時，多區域垂直配向 型液晶顯示面板的上、下鋸齒狀圖案俯視示意圖。 【主要元件符號說明: 】 100 習知技術一之液晶顯示面板 300 > 400 > 500 多區域垂直配向型液晶顯示面板 200 習知技術二之液晶顯示面板 102 、 202 、 302 上基板 104 、 204 、 304 彩色濾光片層 106 、 206 、 306 、 420 > 520 共同電極 108 、 208 、 308 液晶分子 110 、 210 、 310 、 440 像素電極 114 、 214 、 314 下基板 116、216配向凸塊 118狹縫 218 、 340 、 442 、 542 下鑛齒狀圖案 320 ' 422 ' 522 上鑛齒狀圖案 322 、 342 、 424 、 444 > 524 ' 544 主狹缝 324 、 344 、 426 ' 446 、526、546 次狹缝 450 薄膜電晶體 550儲存電容裝置區域

16

Claims (1)

1330735 年月曰修正本 -十、申請專利範圍： .如」，- 1. 一種多區域垂直配向型（MVA)液晶顯示裝置，包含有： 水平設置之一上基板和一下基板； 一液晶層，位於該上基板和該下基板之間； ' 一共同電極（common electrode)，位於該上基板和該液晶 層之間，具有至少一上鋸齒狀(jagged)圖案；以及 至少一像素電極(pixel electrode)，位於該液晶層和該下 基板之間，具有至少一下鋸齒狀(jagged)圖案，其中， φ 該第一鋸齒狀圖案係包含一第一主狹縫(main slit)及 多個第一次狹缝（fine slit)設置在該第一主狹缝之兩 側0 2. 如申請專利範圍第1項之多區域垂直配向型液晶顯示 .裝置，其中該上鋸齒狀圖案之各該次狹缝至該下鋸齒狀之 各該次狹缝的水平距離係為· 次狹缝間距5該次狹缝間距 為Ομηι〜20μιη，並且該些次狹縫的長度小於等於30μπι。 3. 如申請專利範圍第〗項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該上鋸齒狀圖案之各該次狹縫與該下鋸齒狀之 各該次狹縫係相互水平重疊，其水平重疊距離係為Ομηι 〜20μιη，並且該些次狹缝的長度小於等於40μηι。 4. 如申請專利範圍第3項之多區域垂直配向型液晶顯示 17 衣置，其中該水平重疊距離係為該些次狹縫的長度的—半。 5.如申請專利範圍第3項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該主狹縫係與該些次狹縫在水平方向上互不重疊。 6·如申請專利範圍第1項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，更包含有： 色濾光片層，位於該上基板和該共同電極之間； 以及 至少—薄膜電晶體（TFT)，位於該下基板上。 7.如申請專利範圍第1項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該多區域垂直配向型液晶顯示裝置更包含有一 儲存電谷（storage capacitor)裝置。 8·如申凊專利範圍第7項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該儲存電容裝置對應的該上基板表面部分不具 有該共同電極。 9，·如申凊專利範圍第1項之多區域.垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該上、下鋸齒狀圖案係分別為設置在該共同電 極和°玄像素電極上之凸塊（protrusion)組成。 1 〇.如申凊專利範圍第1項之多區域垂直配向型液晶顯示 1330735 裝置’其中該上鑛齒狀圖案係由設置在該共同電極之凸塊 組成，而該下鑛齒狀圖案係由該像素電極之狹缝組成。 11. 如申請專利範圍第1項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該上鋸齒狀圖案係由該共同電極之狹缝組成， 而該下鑛齒狀圖案係由設置在該像素電極之凸塊組成。 12. 如申請專利範圍第1項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該共同電極係為一氧化銦錫（ITO)透明電極或一 氧化銦鋅（IZO)透明電極。 13. 如申請專利範圍第1項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該像素電極係為一氧化銦錫（ITO)透明電極、一 氧化銦鋅（IZO)透明電極或一金屬電極。 14. 一種多區域垂直配向型液晶顯示裝置，其包含： 經垂直配向處理之第一基板及第二基板； 一液晶層夾設於該第一及第二基板之間，該液晶層包含 當無電場施加於該液晶層時係垂直於該第一基板 . 之主要表面的液晶分子；. 一共同電極（common electrode)，設置於該第一基板，具 有至少一第一鋸齒狀(jagged)圖案；以及 至少一像素電極(pixel electrode)，設置於該第二基板， 19 1330735 具有至少一第二鋸齒狀圖案，其中’該第—鋸齒狀 圖案係包含一苐一主狹縫(main slit)及多個第—次 狹縫（fine slit)设置在該第一主狹縫之兩側；該第二 鋸齒狀圖案係包含一第二主狹缝及多個第二次狹 縫設置在該第二主狹縫之兩側；該第一鋸齒狀圖案 係與該第二鑛齒狀圖案係平行且交錯排列。 如申請專利範圍第〗4項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該些第一次狹縫至該些第二次狹縫的水平距離 係為一次狹縫間距，該次狹縫間距為〇μιη〜2〇μιη，並且 ilb ¥ 〇次 - 及第二次狹缝的長度小於等於30μηι。 a 士申印專利範圍第14工頁之多區域垂直配向型液晶顯示 裝f，其中該些第一次狹縫與該些第二次狹縫係相互水平 ^ ®，其水平重疊距離係為Ομιη〜20μηι，並且該些第—及 第二次狹縫的長度小於等於4〇μιη。 ^如申請專利範圍第16項之多區域垂直配向型液晶顯示 "，其中該水平重疊距離係為該些次狹縫的長度的一半。 巾。月專利範圍第16 J員之多區域垂直配向型液晶顯示 、x、中°亥第一主狹縫係與該些第二次狹縫在水平方向 上互不重豐’且該第二主狹縫係與該些第—次狹縫在水平 20 1330735 方向上互不重疊。 19. 如申請專利範圍第14項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該第二基板更包含有一儲存電容(storage capacitor)裝置。 20. 如申請專利範圍第19項之多區域垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該儲存電容裝置對應的該第一基板表面部分不 具有該共同電極。 21. —種多區域垂直配向型液晶顯示裝置，其包含： 一第一基板及一第二基板； 一液晶層夾設於該第一及第二基板之間； 一共同電極（common electrode)，設置於該第一基板， 具有至少一第一鋸齒狀Gagged)圖案； 至少一像素電極(pixel electrode)，設置於該第二基板， 具有至少一第二鋸齒狀圖案；以及 一儲存電容（storage capacitor)裝置，設置於該第二基 板，其中，該儲存電容裝置對應的該第一基板表面 部分不具有該共同電揮·。 ♦ » 十一、圖式： 21