TWI460514B - 顯示裝置及其液晶顯示面板 - Google Patents

Description

顯示裝置及其液晶顯示面板

本發明係關於一種液晶顯示裝置及其液晶顯示面板，特別是針對一種採用橫向電場來控制液晶分子偏轉的液晶顯示裝置及其液晶顯示面板。

液晶顯示面板已經被廣泛應用於手機、筆記型電腦、個人電腦(PC)或電視螢幕等電子產品。現今如何進一步使液晶顯示裝置具有更好的顯示品質，是當今業界主要的研究方向。而應用橫向電場開關技術，達到具有較廣視角的液晶顯示裝置也是研究主流之一。

現今的橫向電場開關(In-Plane Switching，以下簡稱IPS)及邊緣電場開關(Fringe Field Switching，以下簡稱FFS)的液晶顯示技術都是利用同一畫素區內的畫素電極及共同電極二者所產生的水平方向電場，使靠近畫素電極的液晶分子在平行於畫素電極的平面上，可以隨電場的方向偏轉。因此，IPS、FFS型的液晶顯示裝置具有廣視角的優點。

然而，在上述兩種液晶顯示技術中，由於在畫素電極邊緣所產生的電場與在畫素電極中央區域所產生的電場二者方向不同，以至於在畫素電極邊緣處的液晶分子發生異常偏轉的現象，而產生漏光的問題，導致液晶顯示裝置在顯示影像時，影像邊緣較模糊，銳利度偏低。

為了克服上述缺點，以提升液晶顯示面板顯示畫面之品質，本發明之目的在於提供一種液晶顯示面板以及使用此液晶顯示面板的顯示裝置。

本發明提供一種液晶顯示面板，包括上基板、下基板、液晶層及複數個偏振片。液晶層配置於上基板及下基板之間。下基板具有畫素陣列，包括複數條彼此並列的掃描線、複數條彼此並列的資料線及複數個畫素電極。這些掃描線及這些資料線彼此交錯，以定義多個畫素區。畫素電極分別配置在這些畫素區內。同一列中各個畫素電極之幾何中心連成一基準線，各畫素電極並與相鄰之各掃描線有最鄰近的一第一畫素邊緣，各畫素電極與相鄰之各資料線有最鄰近的一第二畫素邊緣。上基板、下基板與液晶層皆位在這些偏振片之間。其中，第一畫素邊緣的平行方向與基準線形成一夾角，夾角大於零且小於30度，並與這些偏振片其中至少一者的偏振方向實質上與畫素電極之第一畫素邊緣的延伸方向夾87至93度。

本發明另提供一種顯示裝置，包括上述液晶顯示面板、驅動模組及一背光模組。驅動模組是驅動液晶顯示面板顯示一影像畫面，而所述的背光模組則與液晶顯示面板相對而設。

相較於現有技術，本發明之液晶顯示裝置可減少漏光，使液晶顯示裝置所顯示的影像，具有較銳利的邊緣。為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照圖1與圖2A。圖1顯示本發明實施例之液晶顯示面板之剖面示意圖。圖2A顯示圖1之下基板結構及液晶分子，施加電壓前之局部俯視圖。液晶顯示面板100包括上基板10、下基板20、液晶層30、上偏振片40及下偏振 片50。本發明實施例中，上基板10為彩色濾光基板，下基板20為主動元件陣列基板。液晶層30配置在下基板20與上基板10之間。上基板10、下基板20與液晶層30皆位在上偏振片40及下偏振片50之間。

上基板10具有第一基板11、黑色矩陣12、彩色濾光層13、平坦層14及第一配向膜15。第一基板11具有兩相對的第一側11a及第二側11b，其中，第一側11a上配置所述的上偏振片40，而第二側11b面向下基板20。黑色矩陣12的形狀可為網狀，並配置於第一基板11的第二側11b表面。彩色濾光層13也形成於第二側11b表面，並可位於黑色矩陣12的其餘部分。平坦層14覆蓋於黑色矩陣12及彩色濾光層13上，而第一配向膜15則覆蓋於平坦層14上，使鄰近上基板10的液晶分子沿著一配向方向來排列。在另一實施例中，彩色濾光層13是設置於下基板20，本發明實施例並未加以限定。

請參照圖1及圖2A，下基板20包括第二基板21、畫素陣列22及第二配向膜23。第二基板21具有兩相對的第一側21a及第二側21b，第二側21b面向上基板10。前述的下偏振片50配置於第二基板21之第一側21a。第二基板21的第二側21b表面上設有多層導電圖案層及多層絕緣層，藉由這些導電圖案層及絕緣層的配置，而形成畫素陣列22。

第二配向膜23覆蓋於畫素陣列22上，並能使鄰近下基板20的液晶分子沿著配向方向L來排列。

畫素陣列22包括複數個畫素電極221、多個電晶體元件222以及多個共同電極224。本發明實施例中，畫素電極 221和共同電極224可為圖案化的透明導電層，例如：氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)，但並不以此為限，畫素電極221和共同電極224也可以是不透明導電層。畫素電極221與共同電極224彼此之間皆以絕緣層相互間隔。

電晶體元件222包括閘極金屬層222g、源極金屬層222s和汲極金屬層222d。本發明實施例中，汲極金屬層222d電性連接於畫素電極221。當電晶體元件222開啟時，畫素電極221會被施加電壓，且畫素電極221與共同電極224二者的電位會彼此不同，以在液晶層間形成水平電場，使位在畫素電極221附近的液晶分子發生偏轉。

請同時參照圖2A及圖2B，其中圖2A及圖2B分別顯示施加電壓於畫素電極221之前與之後，且也繪示出下基板20結構及液晶分子轉動之局部俯視圖。

在本實施例中，上偏振片40具有第一偏振方向D1。下偏振片50具有第二偏振方向D2，其中第一偏振方向D1和第二偏振方向D2相互垂直。液晶分子的配向方向L是和第一偏振方向D1大致上垂直，並與第二偏振方向D2平行。不過，在另一實施例中，第一偏振方向D1與第二偏振方向D2亦可互換，即配向方向L可以與第一偏振方向D1大致上平行。

另外，前述的畫素陣列22還包括複數條相互並列的掃描線22s及複數條相互並列的資料線22d。掃描線22s與資料線22s彼此交錯，以定義出多個畫素區220。前述之畫素電極221、電晶體元件222分別配置在這些畫素區220內。

同一列中的畫素電極221的幾何中心C連成一基準線B。畫素電極221與相鄰的掃描線22s具有最鄰近的第一畫 素邊緣221a，而與相鄰的資料線22d具有最鄰近的第二畫素邊緣221b。第一畫素邊緣221a的平行方向與基準線B形成一夾角θ，該夾角大於零且小於30度。

在一實施例中，第一畫素邊緣221a與第二畫素邊緣221b之一夾角小於90度且大於60度。各個畫素電極221的第一畫素邊緣221a沿著一延伸方向延伸。在一實施例中，各畫素電極221中的第二畫素邊緣221b是與資料線22d的走向平行。

在一實施例中，第一畫素邊緣221a的長度小於第二畫素邊緣221b的長度。但在另一實施例中，畫素電極221的俯視形狀為菱形，也就是第一畫素邊緣221a的長度等於第二畫素邊緣221b的長度。

各畫素電極221具有多條並列的溝槽223，各溝槽223具有一延伸軸向，其中延伸軸向與第二畫素邊緣221b相互平行，而所述的延伸軸向與第一畫素邊緣221a的延伸方向互不垂直。

在本發明實施例中，各溝槽223兩端皆封閉，且彼此不相連通。並且，各溝槽223具有一對彼此相對且平行的短溝槽邊緣223a及一對彼此相對且平行的長溝槽邊緣223b，該些短溝槽邊緣223a與該些偏振片其中至少一者的偏振方向夾87~93度。

在另一實施例中，短溝槽邊緣223a不垂直長溝槽邊緣223b，也就是說，短溝槽邊緣223a與該長溝槽邊緣223b之一夾角小於90度且大於60度。

在本發明實施例中，各溝槽223的短溝槽邊緣223a與畫素電極221中的第一畫素邊緣221a實質上平行，而各溝 槽223長溝槽邊緣223b與畫素電極221的第二畫素邊緣221b相互平行，其中這些溝槽223長溝槽邊緣223b的延伸方向與資料線22d的走向相同。

請參照圖2B，當電晶體元件222對畫素電極221施加電壓時，產生的電場方向和畫素電極221及溝槽223的邊緣垂直。本發明實施例中，在畫素電極221第一畫素邊緣221a及短溝槽邊緣223a產生第一電場E_a ，在畫素電極221第二畫素邊緣221b，及長溝槽邊緣223b產生第二電場E_b 。

本發明實施例中，第二電場E_b 與液晶分子300的配向方向L交錯，因此第二電場E_b 主要用以使液晶分子300發生偏轉。第一畫素邊緣221a的平行方向與第二電場E_b 不平行也不垂直，且畫素電極221第一畫素邊緣221a的平行方向至少與第一偏振方向D1或第二偏振方向D2大致上垂直，也就是說，其中至少一者的偏振方向(D1或D2)與第一畫素邊緣221a的平行方向夾87~93度。

本發明實施例中，第一畫素邊緣221a的平行方向是垂直於第二偏振方向D2，也就是大致上垂直於液晶分子300的配向方向L，而與第一偏振方向D1平行。因此，第一電場方向E_a 會平行於第二偏振方向D2，及液晶配向方向L。也就是說，鄰近於畫素電極221第一畫素邊緣221a的液晶分子會沿著初期的配向方向L排列，而降低發生偏轉或者逆反轉(reverse twist)的情形。因此，可降低漏光問題發生的機率，以使液晶顯示裝置所顯示的影像具有較銳利的邊緣。

換句話說，只要畫素電極221第一畫素邊緣221a的平行方向大致上垂直於上偏振片40或下偏振片50其中一者的偏振方向，即可達到本發明之功效。在其他實施例中， 若上偏振片40的第一偏振方向D1與下偏振片50的第二偏振方向D2對換，或者第一偏振方向D1和第二偏振方向D2的方向相同，亦不違反本發明之精神。

在另一實施例中，各個溝槽223的短溝槽邊緣223a與至少其中一者的偏振方向也夾87~93度，即大致上垂直第一偏振方向D1或第二偏振方向D2。可使配置於短溝槽邊緣223a附近的液晶不易偏轉且較為穩定，而降低發生逆反轉(reverse twist)的情形。

請參照圖3，顯示本發明另一實施例的下基板20結構及液晶分子施加電壓前的局部俯視圖。本實施例中，各畫素區220中的掃描線22s具有一對彼此相對的側邊。各個側邊具有多條直線邊緣225，且這些直線邊緣225是沿著畫素電極221的第一畫素邊緣221a的平行方向而延伸，並且這些直線邊緣225之至少一者與第一畫素邊緣221a大致平行。

圖4A是本發明一實施例之顯示裝置的立體示意圖，而圖4B是圖4A中的顯示裝置的分解示意圖。請參閱圖4A與圖4B，顯示裝置400包括組裝殼體410、液晶顯示面板420、背光模組440以及電路板組件430。液晶顯示面板420具有前述實施例中液晶顯示面板之技術特徵，即液晶顯示面板420可為前述實施例中的液晶顯示面板100，可以是IPS型或FFS型，且液晶層30為水平配向。背光模組440與液晶顯示面板420相對而設，以提供液晶顯示面板420背光源。

組裝殼體410可以包括二個殼體組件412、414，藉由殼體組件412與414結合，液晶顯示面板420、背光模組 440與電路板組件430得以配置在組裝殼體410內。

液晶顯示面板420電性連接電路板組件430，且電路板組件430包括電源供應器、驅動模組、多個被動元件以及多個主動元件等電子元件，其中驅動模組(未圖示)是驅動液晶顯示面板顯示一影像畫面。電路板組件430可以是一種軟硬電路板(flex-rigid circuit board)。詳細而言，電路板組件430包括硬式線路板(rigid circuit board)432以及可撓式線路板434(flexible circuit board)。

可撓式線路板434連接於硬式線路板432與液晶顯示面板420之間。據此，透過可撓式線路板434，電路板組件430得以電性連接液晶顯示面板420。此外，於實施例中，電路板組件430也可以透過多條導線來電性連接液晶顯示面板420。不過，本發明並不對電路板組件430的種類以及電性連接方式加以限定。

顯示裝置400可以是桌上型電腦所使用的液晶螢幕(如圖4A與圖4B所示)、筆記型電腦的螢幕、液晶電視以及手持電子裝置的螢幕，其中上述手持電子裝置例如是手機、數位相機、數位攝影機、掌上型遊樂器或個人數位助理器(Personal Digital Assistant，PDA)等。

綜上所述，本發明液晶顯示裝置藉由上述畫素電極之結構，可以使畫素電極靠近掃描線邊緣的電場方向，與液晶初始的配向方向保持一致，因此本發明能降低液晶發生逆偏轉的機率，亦不會連帶使其他位於鄰接畫素電極附近的液晶分子發生偏轉。故本發明之液晶顯示裝置可減少漏光問題，並使顯示的畫面邊緣較銳利。

雖然本發明以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 定本創作，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本發明之專利保護範圍內。

100、420‧‧‧液晶顯示面板

10‧‧‧上基板

11‧‧‧第一基板

11a‧‧‧第一基板第一側

11b‧‧‧第一基板第二側

12‧‧‧黑色矩陣

13‧‧‧彩色濾光層

14‧‧‧平坦層

15‧‧‧第一配向膜

20‧‧‧下基板

21‧‧‧第二基板

21a‧‧‧第二基板第一側

21b‧‧‧第二基板第二側

23‧‧‧第二配向膜

22‧‧‧畫素陣列

22s‧‧‧掃描線

22d‧‧‧資料線

220‧‧‧畫素區

221‧‧‧畫素電極

221a‧‧‧第一畫素邊緣

221b‧‧‧第二畫素邊緣

222‧‧‧電晶體元件

222g‧‧‧閘極金屬層

222d‧‧‧汲極金屬層

222s‧‧‧源極金屬層

223‧‧‧溝槽

223a‧‧‧短溝槽邊緣

223b‧‧‧長溝槽邊緣

E_a ‧‧‧第一電場

E_b ‧‧‧第二電場

224‧‧‧共同電極

30‧‧‧液晶層

300‧‧‧液晶分子

C‧‧‧中心點

B‧‧‧基準線

40‧‧‧上偏振片

D1‧‧‧第一偏振方向

50‧‧‧下偏振片

D2‧‧‧第二偏振方向

225‧‧‧直線邊緣

400‧‧‧顯示裝置

410‧‧‧組裝殼體

430‧‧‧電路板組件

412、414‧‧‧殼體組件

432‧‧‧硬式線路板

434‧‧‧可撓式線路板

440‧‧‧背光模組

L‧‧‧配向方向

圖1顯示本發明實施例之液晶顯示面板局部剖面示意圖；圖2A顯示圖1之下基板結構及液晶分子，施加電壓前之局部俯視圖；圖2B顯示圖1之下基板結構及液晶分子，施加電壓後之局部俯視圖；圖3顯示顯示本發明另一實施例之主動元件基板結構，施加電壓前之局部俯視圖；及圖4A顯示本發明一實施例之顯示裝置的立體示意圖；及圖4B顯示圖4A中的顯示裝置的分解示意圖。

20‧‧‧下基板

22‧‧‧畫素陣列

22s‧‧‧掃描線

22d‧‧‧資料線

220‧‧‧畫素區

221‧‧‧畫素電極

221a‧‧‧第一畫素邊緣

221b‧‧‧第二畫素邊緣

223‧‧‧溝槽

223a‧‧‧短溝槽邊緣

223b‧‧‧長溝槽邊緣

300‧‧‧液晶分子

E_a ‧‧‧第一電場

E_b ‧‧‧第二電場

D1‧‧‧第一偏振方向

D2‧‧‧第二偏振方向

L‧‧‧配向方向

Claims (10)

1. 一種液晶顯示面板，包括：一上基板；一下基板，具有一畫素陣列，該畫素陣列包括：複數條掃描線；複數條資料線，其中該些資料線與該些掃描線彼此交錯，以定義多個畫素區；複數個畫素電極，分別配置在該些畫素區內，同一列的各該些畫素電極之幾何中心連成一基準線，各該些畫素電極與相鄰之各該些掃描線有最鄰近的一第一畫素邊緣，各該些畫素電極與相鄰之各該些資料線有最鄰近的一第二畫素邊緣；一液晶層，配置在該上、下基板之間；以及複數個偏振片，該上基板及該下基板位在該些偏振片之間，其中，該些第一畫素邊緣的平行方向與該基準線形成一夾角，該夾角大於零且小於30度，並與該些偏振片其中至少一者的偏振方向夾87~93度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該些第一畫素邊緣與該些第二畫素邊緣之一夾角小於90度且大於60度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該液晶顯示面板為IPS型或FFS型，且該液晶層為水平配向。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中各該畫素電極具有多條並列的溝槽，各該些溝槽具有一延伸軸向，該延伸軸向與該些畫素電極之該些第二畫素邊緣 相互平行。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中各該畫素電極具有多條並列的溝槽，各該些溝槽具有一對彼此相對且平行的短溝槽邊緣，而各該些溝槽的該些短溝槽邊緣與該些偏振片其中至少一者的偏振方向夾87~93度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板，其中各該溝槽更具有一對彼此相對且平行的長溝槽邊緣，該短溝槽邊緣與該長溝槽邊緣之一夾角小於90度且大於60度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該些第二畫素邊緣與該些資料線的走向平行。
8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示面板，其中各該掃描線具有一對彼此相對的側邊，各該側邊具有多條直線邊緣，且該些直線邊緣至少一者平行於該些第一畫素邊緣。
9. 一種顯示裝置，包括：一依據申請專利範圍第1項之液晶顯示面板；一驅動模組，係驅動該液晶顯示面板顯示一影像畫面；以及一背光模組，與該液晶顯示面板相對而設。
10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示裝置，其中各該畫素電極具有多條並列的溝槽，各該些溝槽具有一對彼此相對且平行的短溝槽邊緣，該些短溝槽邊緣與該些偏振片其中至少一者的偏振方向夾87~93度。