TWI486673B - 液晶顯示面板及其畫素結構 - Google Patents

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Ching Huan Lin
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Description

液晶顯示面板及其畫素結構
本發明係關於一種液晶顯示面板之畫素結構，尤指一種設置有配向電極之多區域垂直配向型液晶顯示面板之畫素結構。
液晶顯示器已被廣範地應用在各式電子產品，如手機、個人數位助理及筆記型電腦等，而且隨著大尺寸薄型平面電視的快速發展，具有輕薄短小特性的液晶電視更是扮演著相當重要的角色，進而逐漸取代陰極射線管(CRT)電視成為薄型平面電視的主流。然而由於液晶顯示面板具有視角狹窄的先天缺點，成為其發展上的限制條件，因此具有廣視角的多區域垂直配向型(multi－domain vertical alignment,MVA)液晶顯示面板便因應而生。
請參考第1圖。第1圖為習知多區域垂直配向型液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。如第1圖所示，習知多區域垂直配向型液晶顯示面板之畫素結構10包括第一基板12、第二基板14與液晶層16，其中液晶層16係填充於第一基板12與第二基板14之間。第一基板12上設置有畫素電極18，而第二基板14上則設置有彩色濾光片20、共通電極22與配向凸塊24。液晶層16藉由配向凸塊24的設置而形成多區域配向。另外，第二基板14對應於配向凸塊 24的位置另設置有黑色遮光圖案26，藉此遮蔽配向凸塊24周圍的漏光。
習知利用配向凸塊24進行配向的畫素結構10具有如下缺點：首先，製作配向凸塊24必須增加第二基板14的製程，會增加製程成本；其次，配向凸塊24的周圍會產生漏光，而必須設置黑色遮光圖案26進行遮光，而為了有效遮蔽漏光，黑色遮光圖案26的尺寸必須大於配向凸塊24的尺寸，因此造成開口率下降；再者，配向凸塊24的製作受限於製程極限而具有最小尺寸，因此在高解析度的液晶顯示面板內，配向凸塊24的存在亦會造成開口率下降。
本發明之目的之一在於提供一種多區域垂直配向型液晶顯示面板之畫素結構，以提升多區域配向能力並提升開口率。
為達上述目的，本發明提供一種畫素結構，設置在一基板上，畫素結構包括至少一畫素電極、至少一共通電極與至少一配向電極。畫素電極設於基板上，且畫素電極具有一中心開口。共通電極設於基板之畫素電極之周圍。配向電極設於畫素電極與基板之間，其包括一配向部設於中心開口下方並對應中心開口。配向電極之配向電壓大於該畫素電極之畫素電壓。
為達上述目的，本發明提供一種畫素結構，設置在一基板上，畫素結構包括至少一畫素電極與至少一配向電極。畫素電極設於基板上，且畫素電極具有一中心開口。配向電極設於畫素電極與基板之間，其包括一配向部設於中心開口下方並對應中心開口。配向電極之配向電壓大於畫素電極之畫素電壓。
為達上述目的，本發明提供一種液晶顯示面板，其包括：一第一基板，包括一第一基板、一第二基板與一液晶層。第一基板包括至少一畫素電極、至少一第一共通電極與至少一配向電極。畫素電極設於第一基板上，且畫素電極具有一中心開口。第一共通電極設於第一基板之畫素電極之周圍。配向電極設於畫素電極與第一基板之間，其包括一配向部設於中心開口下方並對應中心開口。配向電極之配向電壓大於畫素電極之畫素電壓。第二基板與第一基板相對設置，其包括一第二共通電極，對應畫素電極。液晶層設於第一基板與第二基板之間。
本發明之液晶顯示面板的畫素結構利用配向電極進行多區域配向，因此不需設置配向凸塊。再者，畫素結構利用第一共通電極進行畫素結構邊緣的配向，因此具有較佳的整體配向效果以及較快速的反應時間，並且第一共通電極的設置可縮小配向電極的尺寸，提升畫素結構的開口率。此外，配向電極與畫素電極的製程極限較配向凸塊的製程極限為高，因此將配向電極設置於高解析度的液晶顯示面板時不會影響解析度。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第2圖與第3圖。第2圖與第3圖為本發明之液晶顯示面板的畫素結構之第一較佳實施例之示意圖，其中第2圖一上視圖，第3圖為沿第2圖的切線33’之一剖面示意圖，且為清楚顯示本發明之特色，圖示中僅繪示出液晶顯示面板之單一畫素結構，且下文之說明以單一畫素結構加以描述。如第2圖與第3圖所示，本實施例之液晶顯示面板係為一多區域垂直配向型液晶顯示面板，其畫素結構30包括第一基板32、第二基板34與液晶層36，其中第一基板32與第二基板34係為相對設置，而液晶層36則設置於第一基板32與第二基板34之間。第一基板32與第二基板34兩者均為透光基板，例如玻璃基板、石英基板或塑膠基板。第一基板32(亦可稱為例如陣列基板或薄膜電晶體基板)上包括至少一畫素電極38、至少一第一共通電極40與至少一配向電極42，其中畫素電極38之材料包括透光導電材料，例如氧化銦錫(ITO)，而第一共通電極40與配向電極42之材料包括不透光導電材料，例如金屬，但不以此限。畫素電極38具有至少一中心開口38a，其可為圓形開口但不以此為限；第一共通電極40係設置於畫素電極38之周圍並可環狀包圍畫素電極38，且第一共通電極40係設 置於畫素電極38之下方而畫素電極38並未與第一共通電極40重疊；配向電極42設置於畫素電極38與第一基板32之間，且其包括一配向部42a設於畫素電極38之中心開口38a下方並對應中心開口38a。此外，由第2圖可知，在一畫素結構中，一配向電極42僅包含單一配向部42a且僅對應於單一個中心開口38a。
在本實施例中，配向電極42之配向部42a具有一圓形圖案，且配向部42a的尺寸略大於畫素電極38之中心開口38a的尺寸，藉此可增加製程上對位的寬容度，且配向電極42之配向部42a在此亦具有遮蔽漏光的作用。畫素電極38與配向電極42之間設置有至少一介電層44，藉此畫素電極38與配向電極42可保持電性分離。畫素電極38係與薄膜電晶體之汲極(圖未示)電性連接，並可接受薄膜電晶體傳送之畫素電壓、第一共通電極40具有共通電壓，而配向電極42則具有配向電壓，且三者彼此電性分離，其中畫素電壓可驅動液晶分子使其傾倒，藉以控制顯示灰階；配向電極42之配向電壓則係用來配向，藉此在不需設置配向凸塊的狀況下，即可使液晶層36產生多區域配向的效果；第一共通電極40之共通電壓可對畫素結構30邊緣的液晶分子進行配向，使得配向電極42的尺寸縮小，且第一共通電極40的設置亦可加快液晶分子反應速度。
本發明之液晶顯示面板係為垂直配向型，其中配向電極42之配向電壓可為固定電壓，或是與畫素電極38之畫素電壓可具有相 同相位(配向電極42為脈衝電壓，配合畫素電極38同步開關，而同步具有相同的高低電位)，且配向電極42之配向電壓大於畫素電極38之畫素電壓，例如配向電極42之配向電壓的絕對值大於畫素電極38之畫素電壓的絕對值約2V至15V，但並不以此為限。配向電壓的大小可視介電層44的厚度與介電常數的不同而加以調整，以達到較佳的配向效果，舉例而言，若介電層44的厚度較薄，則可使用較低的配向電壓，而若介電層44的厚度較厚，則可使用較高的配向電壓。另外，第二基板34面對第一基板32之表面另可設置有第二共通電極46。
在本實施例中，配向電極42與第一共通電極40係由不同層導電層所構成，例如配向電極42係為第三層金屬層，而第一共通電極40係為第四層金屬層，但不以此為限。舉例而言，配向電極42可由第四層金屬層所構成，而第一共通電極40可由第三層金屬層所構成，亦或者配向電極42與第一共通電極40可由同層金屬層所構成，而在兩者交叉區域則可利用其它導電層以跨接方式使兩者不致電性連接，藉此分別接收不同電壓訊號。
本發明除上述第一較佳實施例外，另具有其它較佳實施例，將於下文中依序說明，而為便於比較本發明各實施例之異同，下文所述之各實施例與前述第一較佳實施例使用相同之元件符號標注相同之元件，且不再對相同元件作重覆贅述。請參考第4圖與第5圖。第4圖與第5圖為本發明之液晶顯示面板的畫素結構之 第二較佳實施例之示意圖，其中第4圖一上視圖，第5圖為沿第4圖的切線55’之一剖面示意圖。如第4圖與第5圖所示，與前述第一實施例不同之處在於，本實施例之液晶顯示面板的畫素結構50的畫素電極38另包括至少一條狀開口(slit opening)38b，其中條狀開口38b之一端係鄰近中心開口38a。舉例而言，畫素電極38較佳可包括複數個該條狀開口38b，並呈輻射狀分佈於中心開口38a之周圍。條狀開口38b的位置無電場產生，而設置條狀開口38b的目的在於進一步加強配向效果，並可減少液晶分子的反應時間。條狀開口38b的形狀、數目與配置可視配向效果加以變更，而不以第4圖所繪示的較佳實施方式為限。
請參考第6圖與第7圖。第6圖與第7圖為本發明之液晶顯示面板的畫素結構之第三較佳實施例之示意圖，其中第6圖一上視圖，第7圖為沿第6圖的切線77’之一剖面示意圖。如第6圖與第7圖所示，與前述第一實施例不同之處在於，本實施例之液晶顯示面板的畫素結構60包括複數個高分子聚合配向物(polymer stability alignment)62，設於畫素電極38上，而形成輔助配向層，亦即畫素電極38面對第二基板34之一側，且配向高分子聚合亦可設置於第二基板34面對第一基板32之一側。高分子聚合配向物係藉由外加固化電壓進行配向，再加上例如紫外光照射單體使單體聚合而成，其具有增加配向能力與減少液晶反應時間等優點。
請參考第8圖與第9圖。第8圖與第9圖為本發明之液晶顯 示面板的畫素結構之第四較佳實施例之示意圖，其中第8圖一上視圖，第9圖為沿第8圖的切線99’之一剖面示意圖。如第8圖與第9圖所示，本實施例之液晶顯示面板的畫素結構70包括數個高分子聚合配向物62，設於畫素電極38面對第二基板34之一側，以及第二基板34面對第一基板32之一側，藉此增加配向能力。此外，畫素電極38包括複數個該條狀開口38b，並呈輻射狀分佈於中心開口38a之周圍，亦可進一步加強配向效果。
請參考第10A圖、第10B圖、第11A圖與第11B圖。第10A圖為本發明之畫素結構處於開啟狀態時亮度分布圖、第10B圖為本發明之畫素結構處於開啟狀態時等電位線的分布與液晶分子的排列的示意圖、第11A圖本發明之畫素結構處於關閉狀態時亮度分布圖、第11B圖為本發明之畫素結構處於關閉狀態時等電位線的分布與液晶分子的排列的示意圖。例如，當畫素結構處於開啟狀態時，施予畫素電極38之畫素電極為5V、施予第一共通電極40與第二共通電極46之共通電壓為0V、施予配向電極42之配向電壓為12V。如第10B圖所示，藉由配向電極42與第一共通電極40的設置，當畫素結構處於開啟狀態時，等電位線的分佈可使液晶分子具有優良的多區域配向效果。當畫素結構處於開啟狀態時，可發出分布均勻的光線，如第10A圖所示。如第11B圖所示，例如，當畫素結構處於關閉狀態時，施予畫素電極38之畫素電極為0V、施予第一共通電極40與第二共通電極46之共通電壓為0V、施予配向電極42之配向電壓為12V。由於對應配向電極42 的液晶分子因配向電極42的存在而發生傾倒，因此對應配向電極42的液晶分子會容許些許光線的穿透，但由不透光材質構成的配向電極42會將光線遮蔽，因此在關閉狀態下畫素結構不會產生漏光問題，如第11A圖所示。
綜上所述，本發明之液晶顯示面板的畫素結構具有如下優點：本發明之畫素結構利用配向電極進行多區域配向，而不需設置配向凸塊，因此可節省成本。
本發明之畫素結構利用第一共通電極進行畫素結構邊緣的配向，因此具有較佳的整體配向效果以及較快速的反應時間，並且第一共通電極的設置可縮小配向電極的尺寸，提升畫素結構的開口率。
配向電極與畫素電極的製程極限較配向凸塊的製程極限為高，因此將配向電極設置於高解析度的液晶顯示面板時不會影響解析度。
本發明之畫素結構可設置高分子聚合配向物，進一步加強配向能力與提升反應速度。
以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。
10‧‧‧畫素結構
12‧‧‧第一基板
14‧‧‧第二基板
16‧‧‧液晶層
18‧‧‧畫素電極
20‧‧‧彩色濾光片
22‧‧‧共通電極
24‧‧‧配向凸塊
26‧‧‧黑色遮光圖案
30‧‧‧畫素結構
32‧‧‧第一基板
34‧‧‧第二基板
36‧‧‧液晶層
38‧‧‧畫素電極
38a‧‧‧中心開口
38b‧‧‧條狀開口
40‧‧‧第一共通電極
42‧‧‧配向電極
42a‧‧‧配向部
44‧‧‧介電層
46‧‧‧第二共通電極
50‧‧‧畫素結構
60‧‧‧畫素結構
62‧‧‧高分子聚合配向物
70‧‧‧畫素結構
第1圖為習知多區域垂直配向型液晶顯示面板。
第2圖與第3圖為本發明之液晶顯示面板的畫素結構之第一較佳實施例之示意圖。
第4圖與第5圖為本發明之液晶顯示面板的畫素結構之第二較佳實施例之示意圖。
第6圖與第7圖為本發明之液晶顯示面板的畫素結構之第三較佳實施例之示意圖。
第8圖與第9圖為本發明之液晶顯示面板的畫素結構之第四較佳實施例之示意圖。
第10A圖為本發明之畫素結構處於開啟狀態時亮度分布圖。
第10B圖為本發明之畫素結構處於開啟狀態時等電位線的分布與液晶分子的排列的示意圖。
第11A圖本發明之畫素結構處於關閉狀態時亮度分布圖。
第11B圖為本發明之畫素結構處於關閉狀態時等電位線的分布與液晶分子的排列的示意圖。
70‧‧‧畫素結構
32‧‧‧第一基板
34‧‧‧第二基板
36‧‧‧液晶層
38‧‧‧畫素電極
38a‧‧‧中心開口
38b‧‧‧條狀開口
40‧‧‧第一共通電極
42‧‧‧配向電極
42a‧‧‧配向部
44‧‧‧介電層
46‧‧‧第二共通電極

Claims (29)

  1. 一種畫素結構，設置在一基板上，該畫素結構包括：至少一畫素電極，設於該基板上，且該畫素電極具有至少二中心開口以及複數個條狀開口對應於各該中心開口，該等條狀開口呈輻射狀分佈於所對應之各該中心開口之周圍；至少一共通電極，設於該基板之該畫素電極之周圍；以及至少二配向電極設於該畫素電極與該基板之間，分別對應一該中心開口，在一該畫素結構中，各該配向電極包括單一配向部設於該配向電極所對應之該中心開口下方，且各該配向電極之各該配向部分別對應一該中心開口；其中該配向電極之一配向電壓大於該畫素電極之一畫素電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該配向電極之該配向電壓的絕對值係大於該畫素電極之該畫素電壓的絕對值約2至15伏特(V)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該配向電極之該配向電壓與該畫素電極之該畫素電壓具有相同相位。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中至少一該條狀開口之一端係鄰近於該中心開口。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中在一該畫素結構 中，一該配向電極之該配向部僅對應於單一該中心開口。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其另包括複數個高分子聚合配向物，設於該畫素電極上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該配向電極設於該中心開口之該配向部具有一圓形圖案。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該配向電極包括金屬材料。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該配向電極包括不透光導電材料。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其另包括一介電層設於該畫素電極與該配向電極之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該共通電極包括金屬材料。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該共通電極係環狀包圍該畫素電極。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該畫素電極之材 質包括透光導電材料。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該畫素電極、該共通電極以及該配向電極係彼此電性分離。
  15. 一種畫素結構，設置在一基板上，該畫素結構包括：至少一畫素電極設於該基板上，且該畫素電極具有至少二中心開口以及複數個對應於各該中心開口之條狀開口，該等條狀開口呈輻射狀分佈於各該中心開口之周圍；以及至少二配向電極設於該畫素電極與該基板之間，分別對應於單一該中心開口，在一該畫素結構中，各該配向電極僅包括單一配向部設於該配向電極所對應之該中心開口下方，且各該配向電極之該配向部分別對應於單一該中心開口；其中該配向電極之一配向電壓大於該畫素電極之一畫素電壓。
  16. 一種液晶顯示面板，其包括：一第一基板，包括：至少一畫素電極設於該第一基板上，且該畫素電極具有至少二中心開口以及複數個對應於各該中心開口之條狀開口，該等條狀開口呈輻射狀分佈於所對應之該中心開口之周圍；至少一第一共通電極設於該第一基板之該畫素電極之周圍；以及 至少二配向電極設於該畫素電極與該第一基板之間，分別對應單一該中心開口，且在一該畫素結構中，各該配向電極包括一配向部設於該配向電極所對應之該中心開口下方，各該配向電極之該配向部分別對應一該中心開口，且各該配向電極之一配向電壓大於該畫素電極之一畫素電壓；一第二基板，與該第一基板相對設置，該第二基板包括一第二共通電極，對應該畫素電極；以及一液晶層，設於該第一基板與該第二基板之間。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該配向電極之該配向電壓的絕對值係大於該畫素電極之該畫素電壓的絕對值約2至15伏特。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該配向電極之該配向電壓與該畫素電極之該畫素電壓具有相同相位。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中至少一該條狀開口之一端係鄰近於該中心開口。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中在一該畫素結構中，一該配向電極之該配向部僅對應於單一該中心開口。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其另包括複數個高分子聚合配向物，設於該畫素電極面對該第二基板之一側。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該配向電極設於該中心開口之該配向部具有一圓形圖案。
  23. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該配向電極包括金屬材料。
  24. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該配向電極包括不透光導電材料。
  25. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其另包括一介電層設於該畫素電極與該配向電極之間。
  26. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該共通電極包括金屬材料。
  27. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該共通電極係環狀包圍該畫素電極。
  28. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該畫素電極之材質包括透光導電材料。
  29. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該畫素電極、該共通電極以及該配向電極係彼此相電性分離。
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