TWI381215B - 垂直配向液晶顯示面板 - Google Patents

Description

垂直配向液晶顯示面板

本發明是有關於一種液晶顯示面板，且特別是有關於一種能夠改善漏光(light leakage)，進而可提昇影像對比的垂直配向液晶顯示面板(Vertical Alignment Liquid Crystal Display,VA-LCD)。

現有的液晶顯示面板多朝向高亮度、高對比、大面積顯示與廣視角的趨勢發展，而為了克服大尺寸液晶顯示面板的視角問題，液晶顯示面板的廣視角技術也必須不停地進步與突破。其中，以垂直配向液晶顯示面板(Vertical Alignment Liquid Crystal Display,VA-LCD)為目前較為常見應用於廣視角技術的液晶顯示面板。

以一般的垂直配向液晶顯示面板而言，彩色濾光基板或主動元件陣列基板上所配置的凸起(protrusion)或狹縫(slit)可以使液晶分子呈多方向排列，進而可得到數個不同的配向區域(domain)。因此，垂直配向液晶顯示面板能夠達成廣視角的顯示效果。

圖1繪示為習知一種垂直配向液晶顯示面板的立體示意圖。圖2為圖1的上視圖。請先參考圖1，此垂直配向液晶顯示面板100主要由彩色濾光基板110、主動元件陣列基板120、液晶層130以及分別位於兩基板110、120上下兩側的偏光片140a、140b所構成。並且，偏光片140a的光穿透軸142a垂直於偏光片140b的光穿透軸142b。

請接著參考圖1及圖2，主動元件陣列基板120上設置有畫素電極150，並且畫素電極150上形成有配向狹縫102。彩色濾光基板110上具有配向凸起104，其中配向凸起104與配向狹縫102交替配置，用以對液晶分子132進行配向，以使垂直配向液晶顯示面板100達到廣視角的顯示效果。特別是，習知的技術大多使配向凸起104以及配向狹縫102在畫素中呈連續彎折，並與偏光片140a的光穿透軸142a以及偏光片140b的光穿透軸142b夾45°，以在畫素中形成四個不同的配向區域。

然而，當垂直配向液晶顯示面板100顯示畫面時，配向凸起104周圍的液晶分子132會因為配向凸起104所造成的地形變化而無法呈現規則的傾倒，產生漏光的現象。並且，由於配向凸起104與光穿透軸142a、142b之間呈45度的夾角，連帶使得凸起104周圍的液晶分子132的長軸方向134與光穿透軸142a、142b之間呈45度的夾角，如此一來，偏光片140a以及偏光片140b將無法有效阻擋在配向凸起104周圍產生的漏光，而使得部分的漏光射出垂直配向液晶顯示面板100之外。上述的漏光問題在液晶顯示面板100顯示暗態畫面時尤其嚴重，而會影響液晶顯示面板100的顯示對比與顯示品質。

本發明提供一種垂直配向液晶顯示面板，其可改善在暗態時產生漏光的現象。

本發明另提供一種垂直配向液晶顯示面板，其可有效地提升影像對比值。

本發明提出一種垂直配向液晶顯示面板，其具有多個畫素區域。垂直配向液晶顯示面板包括一第一基板、一第二基板、多個條狀配向凸起、一配置於第一基板與第二基板之間的液晶層以及分別位於第一基板與第二基板另一側的一第一偏光片與一第二偏光片。至少部份的條狀配向凸起是位於第一基板上。液晶層內具有多個液晶分子，且每一畫素區域內的液晶分子藉由所對應的條狀配向凸起而呈多個不同的傾倒方向。第一偏光片具有一第一光穿透軸而第二偏光片具有一第二光穿透軸，其中第二光穿透軸與第一光穿透軸正交。每一條狀配向凸起的整體延伸方向與第一光穿透軸夾一θ角，且0°＜θ＜90°。每一條狀配向凸起是由多個第一配向區段與多個第二配向區段交替相連所構成的一連續彎折(zigzag)的條狀凸起，且第一配向區段的延伸方向與第一光穿透軸平行，而第二配向區段的延伸方向與第二光穿透軸平行。

在本發明之一實施例中，上述每一條狀配向凸起的整體延伸方向與第一光穿透軸所夾的θ角為45度。

在本發明之一實施例中，上述條狀配向凸起包括多個第一條狀配向凸起與多個第二條狀配向凸起，且每一第一條狀配向凸起的整體延伸方向與每一第二條狀配向凸起的整體延伸方向正交。

在本發明之一實施例中，上述條狀配向凸起中有部分的條狀配向凸起位於第一基板上，而其餘的條狀配向凸起位於第二基板上。

在本發明之一實施例中，上述所有的條狀配向凸起位於第一基板上，而第二基板具有一透明電極層，且透明電極層具有多個配向狹縫對應於這些條狀配向凸起。

在本發明之一實施例中，上述透明電極層中更具有多個微狹縫，分別與所對應的配向狹縫相連並位於配向狹縫的相對兩側。

在本發明之一實施例中，上述透明電極層包括一共用電極層。

在本發明之一實施例中，上述透明電極層包括多個畫素電極。

在本發明之一實施例中，上述第一基板包括一彩色濾光層且第二基板包括一主動元件陣列。在另一實施例中，上述第一基板可包括一主動元件陣列而第二基板包括一彩色濾光層。

本發明另提出一種垂直配向液晶顯示面板，其具有多個畫素區域。垂直配向液晶顯示面板其包括一第一基板、一第二基板、一配置於第一基板與第二基板間的液晶層以及分別位於第一基板與第二基板另一側的一第一偏光片與一第二偏光片。第二基板具有多個條狀配向凸起，其中至少部份條狀配向凸起位於第一基板上。液晶層內具有多個液晶分子，且每一畫素區域內的液晶分子藉由所對應的條狀配向凸起而呈多個不同的傾倒方向。第一偏光片具有一第一光穿透軸而第二偏光片具有一第二光穿透軸，其中第二光穿透軸與第一光穿透軸正交。每一條狀配向凸起是由多個第一配向區段與多個第二配向區段交替相連所構成的一連續彎折的條狀凸起，且位於每一畫素區域內的所有第一配向區段的延伸方向與第一光穿透軸平行，而位於每一畫素區域內的所有第二配向區段的延伸方向與第二光穿透軸平行。

在本發明之一實施例中，上述條狀配向凸起包括多個第一條狀配向凸起與多個第二條狀配向凸起，且每一第一條狀配向凸起的整體延伸方向與每一第二條狀配向凸起的整體延伸方向正交。

在本發明之一實施例中，上述條狀配向凸起中有部分的條狀配向凸起位於第一基板上，而其餘的條狀配向凸起位於第二基板上。

在本發明之一實施例中，上述所有的條狀配向凸起位於第一基板上，而第二基板具有一透明電極層，且透明電極層中具有多個配向狹縫對應於這些條狀配向凸起。

在本發明之一實施例中，上述透明電極層中更具有多個微狹縫，分別與所對應的配向狹縫相連並位於配向狹縫的相對兩側。

在本發明之一實施例中，上述第一基板包括一彩色濾光層且第二基板包括一主動元件陣列。在另一實施例中，上述第一基板也包括一主動元件陣列而第二基板包括一彩色濾光層。

基於上述，本發明藉由在垂直配向液晶顯示面板內配置條狀配向凸起，來達到多域配向的廣視角效果，並對條狀配向凸起的結構進行設計，藉由條狀配向凸起與偏光片的光穿透軸之間呈現特定的關係來阻擋漏光，避免光線從垂直配向液晶顯示面板射出，以提升顯示畫面的對比值並呈現出良好的顯示效果。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖3繪示為光線通過單一偏光片的示意圖。圖4繪示為光線通過一對中間夾有液晶層的正交偏光片之示意圖。請先參考圖3，一般而言，光線310入射單一偏光片320時，可被極化而分為兩個垂直方向，其中平行於偏光片320的光穿透軸322的光線312可以通過，而垂直於光穿透軸322的光線314則會被吸收。

接著請參考圖4，當光線410經過偏光片420、液晶層430以及偏光片440時，位於偏光片420、440之間的液晶層430內的液晶分子432會使光線410的極化方向產生相位延遲(phase retardation)，其中平行於光穿透軸422的光線會通過偏光片420，而平行於光穿透軸442的光線會通過偏光片440。另一方面，垂直於光穿透軸422或442的光線則會被偏光片420或440吸收。更進一步地說，當液晶分子432的長軸方向與兩正交的光穿透軸422、442的其中之一平行時，通過液晶分子432的光線410無法同時在此二光穿透軸422、442上具有分量，所以無法同時通過偏光片420與440。

換言之，若液晶分子432的排列方向使得光線410的偏振方向無法與兩正交的光穿透軸422、442的其中之一平行，則會使光線410同時在此二光穿透軸422、442上具有分量，因此產生了漏光的現象。如同前述圖2所繪示的習知的垂直配向液晶顯示面板100，便是因為其配向凸起104周圍的液晶分子132的長軸方向134與光穿透軸142a、142b之間呈45度的夾角，而使得偏光片140a以及偏光片140b無法有效阻擋在配向凸起104周圍產生的漏光。

本發明為了避免前述的漏光問題，所以藉由條狀配向凸起之配置對其周圍的液晶分子的長軸方向進行設計，使得條狀配向凸起周圍產生的漏光能夠被偏光片有效地阻擋。以下將舉數個實施例加以說明本發明，但其並非用以限定本發明，熟習此技藝者可依據本發明之精神而對下述之數個實施例做適當的修飾，惟其亦屬於本發明之範圍內。

圖5為依照本發明之一實施例之一種垂直配向液晶顯示面板的立體分解圖。圖6為圖5的剖面圖。請同時參考圖5及圖6，在本實施例中，垂直配向液晶顯示面板200包括一第一基板210、一第二基板220、一液晶層230、多個條狀配向凸起240(繪示於圖7中)、一第一偏光片250a以及一第二偏光片250b，其中至少部份條狀配向凸起240位於第一基板210上，第一偏光片250a以及第二偏光片250b舉例而言係為線性偏光片。

詳細而言，液晶層230配置於第一基板210與第二基板220之間，並且液晶層230內具有多個液晶分子232。第一偏光片250a與液晶層230分別位於第一基板210的相對兩側且第二偏光片250b與液晶層230分別位於第二基板220的相對兩側。此外，第一偏光片250a具有一第一光穿透軸252a，而第二偏光片250b具有一第二光穿透軸252b，並且第一光穿透軸252a與第二光穿透軸252b正交。

圖7繪示為圖5之垂直配向液晶顯示面板之單一畫素區域的上視圖。請參考圖6與圖7，在本實施例中，第一基板210例如是一彩色濾光基板，其包括第一基材212、彩色濾光層214以及覆蓋住彩色濾光層214的透明電極層216，並且此透明電極層216可以是一共用電極。第二基板220例如是一主動元件陣列基板，其主要是由第二基材222、透明電極層224、掃瞄配線226、資料配線228以及主動元件229所構成，並且此透明電極層224可以是一畫素電極。掃描配線226與資料配線228用以驅動主動元件229進行開啟或關閉的動作，可使得來自資料配線228的畫素資料在主動元件229開啟時被施加在畫素電極224上。此外，主動元件229可以是薄膜電晶體。

在其他實施例中，第一基板210也可以是主動元件陣列基板，而第二基板220是彩色濾光基板，並且覆蓋住第一基板210的透明電極層216可以是多個畫素電極。此外，在其他實施例中，第一基板210也可以是將彩色濾光層214直接整合於主動元件陣列上的COA(Color Filter On Array)基板或是將主動元件陣列整合於彩色濾光片層214的AOC(Array On Color Filter)基板，此時，第一基板210可以是玻璃基板、塑膠基板或其他合適的基板，換言之，第二基板220並不包括彩色濾光層214。

請繼續參考圖7，垂直配向液晶顯示面板200具有多個畫素區域Pi(圖7僅繪示單一畫素區域Pi)，並且每一畫素區域Pi內的液晶分子232可藉由所對應的條狀配向凸起240而呈多個不同的傾倒方向。

詳細來說，本實施例的每一個第一條狀配向凸起240a與第二條狀配向凸起240b都是藉由多個第一配向區段244a與多個第二配向區段244b交替相連所構成的連續彎折的條狀凸起。在本實施例中，第一配向區段244a的延伸方向246a與第一光穿透軸252a平行，而第二配向區段244b的延伸方向246b與第二光穿透軸252b平行。

如此一來，當垂直配向液晶顯示面板200顯示畫面時，位於第一配向區段244a附近的液晶分子232a，其長軸的方向234a會平行於第二光穿透軸252b。並且，位於第二配向區段244b附近的液晶分子232b，其長軸的方向234b會平行於第一光穿透軸252a。因此，在垂直配向液晶顯示面板200顯示畫面時，通過第一配向區域244a與第二配向區段244b附近的液晶分子232a、232b的光線會被第一偏光片250a或第二偏光片250b阻擋，使得漏光問題，特別是在暗態時的漏光問題獲得解決。

進一步而言，每一條狀配向凸起240實質上是一連續彎折(zigzag)的鋸齒狀條狀凸起，而每一條狀配向凸起240是由多個第一條狀配向凸起240a與多個第二條狀配向凸起240b交替串連而成。其中，第一條狀配向凸起240a的整體延伸方向242a與第二條狀配向凸起240b的整體延伸方向242b可分別與第一光穿透軸252a具有一夾角θ，且0度＜0＜90度，藉此可在每個畫素區域Pi中定義出四個配向領域I、II、III、IV。在本實施例中，上述之夾角θ為45度，即第一條狀配向凸起240a的整體延伸方向242a與第二條狀配向凸起240b的整體延伸方向242b互相正交。

在本實施例中，選擇將所有的條狀配向凸起240配置於第一基板210上，而在第二基板220的透明電極層224上形成多個對應於條狀配向凸起240的配向狹縫224a。此外，透明電極層224更可具有多個微狹縫(fine slits)224b。微狹縫224b可分別與所對應的配向狹縫224a相連並位於配向狹縫224a的相對兩側。

藉由條狀配向凸起240與配向狹縫224a的配置，可使液晶分子232在每個畫素區域Pi中沿四個配向領域I、II、III、IV而呈現不同的配向方向，進而使得垂直配向液晶顯示面板200達到廣視角的效果。更詳細而言，在配向領域I、II、III、IV其中之一內，液晶分子232的傾倒方向是大致是相同的；但在不同配向領域I、II、III、IV中之液晶分子232的傾倒方向則互不相同。透過液晶分子232往多個方向傾倒排列，不同配向領域的液晶分子232可以相互補償視角變化所產生的光學效應，而使得垂直配向液晶顯示面板200可以具有較大的可視角範圍。

影像的對比值是亮態輝度除以暗態輝度的比值。在上述實施例中，可使亮態輝度保持不變而暗態輝度有效地降低。換言之，上述實施例之垂直配向液晶顯示面板可具有較高的對比值，並可有效改善漏光的問題，因此可提供更佳的顯示效果。

值得一提的是，雖然上述實施例在第一基板210上形成凸起，在第二基板220上形成狹縫，但實際上，在本發明其他實施例中，也可以選擇在第一基板210上與第二基板220上都形成凸起，或是在第一基板210上或第二基板220上分別形成相互搭配的凸起與狹縫，其同樣能達到廣視角的配向效果。本領域的技術人員可視實際情形改變凸起與狹縫的配置方式，並可在本發明的精神範圍內對凸起的走向、形狀、數量等進行調整。

綜上所述，本發明在垂直配向液晶顯示面板內配置連續彎折的條狀配向凸起，可使液晶分子具有往多個不同方向傾倒的傾向以形成多個配向領域，而使垂直配向液晶顯示面板達到廣視角的效果。另外，此連續彎折而呈現鋸齒狀的條狀配向凸起是由彼此交替相連的多個配向區段所構成，並且這些配向區段的延伸方向分別與二偏光片的二光穿透軸平行。因此，在垂直配向液晶顯示面板顯示畫面時，位於配向區段附近的液晶分子的長軸方向會與二光穿透軸平行，因而可有效地阻擋光線通過，進而降低漏光，尤其是暗態漏光的現象，並且可提升顯示畫面的對比值而具有良好的顯示效果。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．垂直配向液晶顯示面板

102．．．配向狹縫

104．．．配向凸起

110．．．彩色濾光基板

120．．．主動元件陣列基板

130．．．液晶層

132．．．液晶分子

134．．．長軸方向

140a、140b．．．偏光片

142a、142b．．．光穿透軸

150．．．畫素電極

200．．．垂直配向液晶顯示面板

210．．．第一基板

212．．．第一基材

214．．．彩色濾光層

216、224．．．透明電極層

220．．．第二基板

222．．．第二基材

224a．．．配向狹縫

224b．．．微狹縫

226．．．掃瞄配線

228．．．資料配線

229．．．主動元件

230、430．．．液晶層

232、232a、232b、432．．．液晶分子

234a、234b．．．長軸方向

240．．．條狀配向凸起

240a．．．第一條狀配向凸起

240b．．．第二條狀配向凸起

242a、242b．．．整體延伸方向

244a．．．第一配向區段

244b．．．第二配向區段

246a、246b．．．延伸方向

250a．．．第一偏光片

252a．．．第一光穿透軸

250b．．．第二偏光片

252b．．．第二光穿透軸

310、312、314、410．．．光線

320、420、440．．．偏光片

322、422、442．．．光穿透軸

Pi．．．畫素區域

I、II、III、IV．．．配向領域

θ．．．角度

圖1繪示為習知一種垂直配向液晶顯示面板的立體示意圖。

圖2為圖1的上視圖。

圖3繪示為光線通過單一偏光片的示意圖。

圖4繪示為光線通過一對中間夾有液晶層的正交偏光片之示意圖。

圖5為依照本發明之一實施例之一種垂直配向液晶顯示面板的立體分解圖。

圖6為圖5的剖面圖。

圖7繪示為圖5之垂直配向液晶顯示面板之單一畫素區域的上視圖。

200．．．垂直配向液晶顯示面板

224．．．透明電極層

224a．．．配向狹縫

224b．．．微狹縫

226．．．掃瞄配線

228．．．資料配線

229．．．主動元件

232、232a、232b．．．液晶分子

234a、234b．．．長軸方向

240．．．條狀配向凸起

240a．．．第一條狀配向凸起

240b．．．第二條狀配向凸起

242a、242b．．．整體延伸方向

244a．．．第一配向區段

244b．．．第二配向區段

246a、246b．．．延伸方向

252a．．．第一光穿透軸

252b．．．第二光穿透軸

Pi．．．畫素區域

I、II、III、IV．．．配向領域

θ．．．角度

Claims (17)

1. 一種垂直配向液晶顯示面板，具有多個畫素區域，該垂直配向液晶顯示面板包括：一第一基板；一第二基板；多個條狀配向凸起，其中每一條狀配向凸起位於該第一基板或該第二基板上；一液晶層，配置於該第一基板與該第二基板之間，該液晶層內具有多個液晶分子，且每一畫素區域內的該些液晶分子藉由所對應的條狀配向凸起而呈多個不同的傾倒方向；一第一偏光片，與該液晶層分別位於該第一基板的相對兩側，該第一偏光片具有一第一光穿透軸；以及一第二偏光片，與該液晶層分別位於該第二基板的相對兩側，該第二偏光片具有一第二光穿透軸，且該第二光穿透軸與該第一光穿透軸正交，其中每一條狀配向凸起的整體具有一斜向延伸方向，且該斜向延伸方向與該第一光穿透軸夾一θ角，且0度<θ<90度，每一條狀配向凸起是由多個第一配向區段與多個第二配向區段交替相連所構成的一連續彎折(zigzag)的條狀凸起，且該些第一配向區段的延伸方向與該第一光穿透軸平行，而該些第二配向區段的延伸方向與該第二光穿透軸平行。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中 每一條狀配向凸起的斜向延伸方向與該第一光穿透軸所夾的θ角為45度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該些條狀配向凸起包括多個第一條狀配向凸起與多個第二條狀配向凸起，且每一第一條狀配向凸起的斜向延伸方向與每一第二條狀配向凸起的斜向延伸方向正交。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中部分的該些條狀配向凸起位於該第一基板上，而其餘的該些條狀配向凸起位於該第二基板上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中所有的該些條狀配向凸起位於該第一基板上，而該第二基板具有一透明電極層，且該透明電極層中具有多個配向狹縫對應於該些條狀配向凸起。
6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板，其中該透明電極層中更具有多個微狹縫，分別與所對應的該配向狹縫相連並位於該配向狹縫的相對兩側。
7. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板，其中該透明電極層為一共用電極層。
8. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板，其中該透明電極層具有多個畫素電極。
9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第一基板具有一彩色濾光層，且該第二基板具有一主動元件陣列。
10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中 該第一基板具有一主動元件陣列，且該第二基板具有一彩色濾光層。
11. 一種垂直配向液晶顯示面板，具有多個畫素區域，該垂直配向液晶顯示面板包括：一第一基板；一第二基板；多個條狀配向凸起，其中每一條狀配向凸起位於該第一基板或該第二基板上；一液晶層，配置於該第一基板與該第二基板之間，該液晶層內具有多個液晶分子，且每一畫素區域內的該些液晶分子藉由所對應的條狀配向凸起而呈多個不同的傾倒方向；一第一偏光片，與該液晶層分別位於該第一基板的相對兩側，該第一偏光片具有一第一光穿透軸；以及一第二偏光片，與該液晶層分別位於該第二基板的相對兩側，該第二偏光片具有一第二光穿透軸，且該第二光穿透軸與該第一光穿透軸正交，其中每一條狀配向凸起是由多個第一配向區段與多個第二配向區段交替相連所構成的一連續彎折的條狀凸起，且位於每一畫素區域內的所有第一配向區段的延伸方向與該第一光穿透軸平行，而位於每一畫素區域內的所有第二配向區段的延伸方向與該第二光穿透軸平行。
12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中該些條狀配向凸起包括多個第一條狀配向凸起與多個第 二條狀配向凸起，且每一第一條狀配向凸起的一斜向延伸方向與每一第二條狀配向凸起的一斜向延伸方向正交。
13. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中部分的該些條狀配向凸起位於該第一基板上，而其餘的該些條狀配向凸起位於該第二基板上。
14. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中所有的該些條狀配向凸起位於該第一基板上，而該第二基板具有一透明電極層，且該透明電極層中具有多個配向狹縫對應於該些條狀配向凸起。
15. 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示面板，其中該透明電極層中更具有多個微狹縫，分別與所對應的該配向狹縫相連並位於該配向狹縫的相對兩側。
16. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中該第一基板具有一彩色濾光層，且該第二基板具有一主動元件陣列。
17. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示面板，其中該第一基板具有一主動元件陣列，且該第二基板具有一彩色濾光層。