TWI503611B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置

本發明係關於一種壁電極方式之液晶顯示裝置，尤其係指一種使液晶的封入容易，並提升穿透率之液晶顯示裝置。

液晶顯示裝置由於顯示品質高，且具有薄型輕量、低消耗電力等特徵，因此廣泛被使用於小型攜帶終端至大型電視。

另一方面，液晶顯示裝置中有視野角特性的問題，為了實現廣視野角，便被提出有一種IPS(In-Plane Switching)方式之液晶顯示裝置。IPS方式係在將液晶分子水平橫躺狀態下，施加與基板平行方向的電場來使液晶分子於水平面內旋轉，藉以控制背光的光量來顯示畫像。

專利文獻1中，揭露有一種液晶顯示裝置，其具有m×n個陣列狀畫素、於畫素內動作之元件、施加既定電壓波形之驅動機構、以及於畫素內在上下基板間保有一定間距之電極對，且具有藉由於該電極對間施加平行基板面之電場便會控制液晶分子的配向狀態來獲得光線調整之特定構造。(參看摘要)

先前技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平6-214244號公報

為了實現於上下基板間具有電極對，而藉由對該電極對間施加平行基板面之電場來控制液晶分子之配向狀態的液晶顯示裝置，本發明便先行檢討於配置在畫素長邊方向之壁電極下層配置有汲極線，而於畫素短邊方向之畫素端部配置閘極線之液晶顯示裝置。然而，當壁電極於長邊方向之畫素間連接時，由於短邊方向之液晶層會完全地分離，使得液晶變得難以封入，造成液晶面板在量產時的良率降低，而導致成本提升。

又，在畫素短邊方向及長邊方向進行黑白交互顯示之際，於汲極線及閘極線上未配置遮蔽該等電位影響之電極時，則白顯示之畫素會因該等電位影響而使得白穿透率降低，而黑顯示之畫素便會增大黑穿透率。又，在畫素長邊方向之畫素間隔狹窄的情況，當黑白交互顯示時會因鄰接畫素之電位影響，導致黑顯示之畫素增大黑穿透率，而白穿透率卻降低。如此般，便會受到汲極線、閘極線以及鄰接畫素等之畫素周邊電位影響而使得顯示特性劣化。

又，在多域(multidomain)構造的情況，於畫素端部會混有液晶配向之順扭轉及逆扭轉之區域，而產生區域(domain)。這是起因於畫素端部之白穿透率降低，而導致降低畫素整體之白穿透率。

本發明之目的在於讓壁電極方式之液晶顯示裝置中，使液晶的封入容易，並提升穿透率。

為了解決上述課題，本發明之液晶顯示裝置係配置有陣列狀複數畫素，各像素具備有於畫素兩端延伸於畫素之長邊方向的大壁、以及於該大壁之間平行於該大壁延伸且較該大壁之高度要低之小壁，該小壁上形成有TFT側電極，於該大壁側面及該大壁與該小壁之間形成有壁電極，其中該大壁係以長邊方向之像素間而被分斷，分斷後之該大壁之間係配置有較該大壁之高度要低的小壁。

本發明之液晶顯示裝置中，該各畫素可於畫素兩端連續配置有延伸於畫素短邊方向之該小壁。

又，本發明之液晶顯示裝置中，可具有畫素長邊方向的汲極線及短邊方向的閘極線，於該汲極線及閘極線的上層係透過該小壁而形成有共通(common)電極。

又，本發明之液晶顯示裝置中，該共通電極可與畫素短邊方向及長邊方向的鄰接畫素的共通電極連接。

又，本發明之液晶顯示裝置中，該畫素短邊方向的閘極線上可透過層間絕緣膜而形成共通電極。

又，本發明之液晶顯示裝置中，與該TFT側電極連接而形成於基板平面方向之儲存電容電極，與由該 壁電極延伸於基板平面方向之平面電極可透過層間絕緣膜而對向，來形成電容元件。

本發明之液晶顯示裝置，其係配置有陣列狀複數畫素，各像素具備有於畫素兩端延伸於畫素之長邊方向的大壁、以及於該大壁之間平行於該大壁延伸且較該大壁之高度要低之小壁，該小壁上形成有TFT側電極來作為共通電極，於該大壁側面及該大壁與該小壁之間形成有壁電極來作為源極電極；其中該小壁的端部係形成有朝向該大壁之彎曲部，該彎曲部上係形成有該共通電極。

本發明之液晶顯示裝置中，該彎曲部前端可形成為銳角或圓形狀。

又，本發明之液晶顯示裝置中，該大壁與該小壁之間隔可為k，該彎曲部之長度L則為k/4<L<3k/4。

又，本發明之液晶顯示裝置中，與該TFT側電極連接而形成於基板平面方向之儲存電容電極，與由該壁電極延伸於基板平面方向之平面電極可透過層間絕緣膜而對向，來形成電容元件。

又，本發明之液晶顯示裝置中，該畫素短邊方向的閘極線上可透過層間絕緣膜而形成共通電極。

依據本發明，則在液晶顯示裝置製造時，便可穩定地封入液晶，並可因良率提升而達成成本的降低。又，可以遮蔽汲極線、閘極線以及鄰接畫素之電位影響，可達成抑制黑穿透率的增大及抑制白穿透率的降 低。再者，可抑制於畫素端部之區域(domain)，並可降低變暗的區域，可於畫素整體獲得高穿透率。

以下，便就本發明實施形態基於圖式來加以說明。另外，用以說明實施形態之所有圖式中，對於具有相同功能之組件則賦予相同符號，並省略其重複之說明。

(實施例1)

首先，圖14係顯示本發明所適用之液晶顯示裝置之等效電路一例之圖。於基板102上係配設有陣列狀的掃描線104及訊號線103，於掃描線104及訊號線103之各交點處係透過TFT(Thin Film Transistor)元件110而連接有畫素106。於掃描線104及訊號線103分別連接有掃描驅動電路108及訊號驅動電路107，而對掃描線104及訊號線103施加電壓。基板102上係配設有平行於訊號線103之共通線105，而構成為能於所有畫素施加來自共通電壓產生電路109之共通電壓。基板102與基板101之間係封入有液晶組成物，而整體便構成液晶顯示裝置。

圖1係顯示本發明實施例1相關之1畫素的平面構造，圖2係顯示圖1之6畫素量之平面構造。又，圖3、圖4(圖5)、圖6(圖7)，圖8則分別為圖1之A-A’面、B-B’面、C-C’面、D-D’面所裁切之剖面結構。如 圖1所示，本發明畫素之平面構造具有畫素中央部(A-A’面)與端部不同的剖面構造。另外，以下所記載之平面構造之圖面係由液晶層所見到電極相關之結構。

首先，就畫素中央部之A-A’面進行說明。如圖3所示，A-A’面的剖面構造係具備配置於畫素兩端之大壁構造(以下稱做大壁14)，並形成有以電極覆蓋該大壁14側面之壁狀電極211，以及由壁狀電極連接於基板之面而延伸於平面方向的平面電極212。此壁狀電極與平面電極係電性連接，而壁狀電極211及平面電極212並稱為壁電極21。畫素境界之大壁構造之間設有高度較大壁構造要低之低壁結構(以下稱為小壁15)。並覆蓋該小壁15般地形成共通電極(以下稱為TFT側電極16)，同時由小壁15與基板連接的面朝平面方向形成有共通電極(以下稱為儲存電容電極17)。上述壁電極21的平面電極212係透過層間絕緣膜20而形成於儲存電容電極17之上層。又，平面電極212與液晶層24之間係配置有絕緣膜22及配向膜23。又，畫素境界的壁電極21之間係配設有一對電極(TFT側電極16及CF側電極26(以下並稱為擬似壁電極))。本實施例中，雖係將畫素兩端的壁電極21作為源極電極，而將擬似壁電極作為共通電極，但亦可將畫素兩端之壁電極作為共通電極，而將擬似壁電極作為源極電極。另外，小壁係至少具有1μm以上高度之壁，於 一畫素內，係配置有大壁14及小壁15兩種類高度的壁結構。

接著，就圖4之B-B’剖面加以說明。如圖4所示，相對於畫素中央部之A-A’面係於汲極線13上層形成有大壁14，B-B’面則是於汲極線13及閘極線11上層透過小壁18而配置有共通電極19。將畫素長邊方向之畫素間作為小壁18的理由在於因為液晶層不僅畫素的長邊方向，於短邊方向之鄰接畫素亦會連接，而可容易將液晶封入之故。又，B-B’面之汲極線上層非薄的層間絕緣膜而是小壁的理由有二。其一為藉由於汲極線13及閘極線11上層形成小壁18，由於汲極線及閘極線與共通電極19便可大大遠離，故便可使寄生於汲極線與閘極線之電容(以下稱為寄生電容)變小，而使得訊號容易傳送之故。另一則為小壁18可與設置於畫素兩端之大壁間的小壁15同樣地形成，因此不需要追加其他層之故。由於該等之故，藉由在畫素端部的B-B’面之汲極線及閘極線上層設置小壁，便可實現容易地封入液晶、抑制汲極線及閘極線的寄生電容以及抑制層數的增加。

關於共通電極19則如圖2所示，係在畫素長邊方向及短邊方向連接之構造。成為壁電極21之源極電極係透過層間絕緣膜20而形成於共通電極上層，共通電極18係形成於汲極線13及閘極線11上所配置之小壁18上層。只要為此電極構造，則汲極線及閘極線上層 必然存在共通電極或源極電極，因此藉由該等電極便一定可遮蔽汲極線及閘極線的電位影響。除此之外，關於畫素周邊電位，亦必須考量到於畫素長邊方向交互地進行黑白顯示的情況之鄰接畫素的電位影響。針對此課題，本發明構造由於共通電極19係與鄰接畫素連接，故縱使於畫素長邊方向交互地進行黑白顯示，仍可藉由共通電極來遮蔽黑顯示畫素對白顯示畫素的電位影響(以下稱為鄰接畫素的電位影響)，故可抑制因鄰接畫素之電位影響導致之黑穿透率增大。又，由於共通電極係與畫素長邊方向及短邊方向之鄰接畫素連接，縱使一位置斷線也不會有無法供應訊號的情況，故關係到良率的提升。由上述可知，本發明能實現抑制汲極線及閘極線的寄生電容、抑制層數增加、以及抑制鄰接畫素之電位影響，而提升製程中的良率。亦可將TFT側電極16稱為第1共通電極，將共通電極19稱為第2共通電極。不變的是TFT側電極16及共通電極19都會形成共通電壓。

又，縱使將B-B’面取代圖4構造而為圖5之構造，仍可獲的相同效果。圖5為將圖1之B-B’面裁切之剖面圖，係在汲極線13上層配置有小壁18，而小壁18層及閘極線11上層配置有共通電極19之構造。此構造的液晶層24不僅畫素的長邊方向，連短邊方向之鄰接畫素因亦有連接，故使得液晶的封入變得容易。又，共通電極19由於與汲極線13之間配置有小壁18而與 汲極線的距離拉遠，故可抑制汲極線13的寄生電容。關於閘極線11上層，由於閘極線係較汲極線而形成於下層，故縱使沒有小壁也不會有共通電極19與閘極線11之間的膜厚增厚而變成大的寄生電容。再者，如圖2所示，形成於小壁18上層之共通電極19由於與畫素長邊方向極點邊方向之畫素連接，故可藉由畫素間的共通電極19來遮蔽畫素長邊方向中的鄰接畫素之電位影響。藉此，縱使在畫素長邊方向交互地進行黑白顯示的情況，仍可遮蔽鄰接畫素的電位影響，可抑制因鄰接畫素的電位影響導致之黑穿透率增大。又，由於共通電極19係形成於閘極線11及汲極線13上層，故可完全地遮蔽閘極線及汲極線等之畫素周邊電位的影響。再者，由於共通電極19係與畫素長邊方向及短邊方向之鄰接畫素連接，縱使一位置斷線也不會有無法供應訊號的情況，故關係到良率的提升。由上述可知，圖5的構造亦能實現抑制汲極線的寄生電容、抑制層數增加、以及抑制鄰接畫素之電位影響，而提升良率。

又另一方面，畫素端部由於發生區域時，區域產生部的穿透率會降低，故亦必須考量到區域抑制。於區域抑制必須考量到畫素端部構造之C-C’面及D-D’面。圖6及圖7為C-C’面的一例。圖7係於畫素兩端間配置有連續之小壁18的範例。相對於此，圖6的C-C’面雖未於畫素兩端所配置之小壁18之間配置有 小壁，但亦可如圖7般不將小壁圖案化。

又，圖8係顯示D-D’面的剖面構造。如圖8所示，係畫素兩端之大壁14間所形成之小壁15的寬度變廣之構造，圖9係考量前述畫素端部之C-C’面及D-D’面的畫素之放大圖。關於該理由便使用圖9來加以說明。圖9顯示本發明中畫素端部之放大圖，併記有電場方向及液晶之初期配向方向。另外，液晶相對於初期配向方向朝-θ方向扭轉的情況為順扭轉，朝θ方向扭轉的情況為逆扭轉，對液晶施加電場便會配向於電場方向。區域的發生原因在於畫素內混有該順扭轉與逆扭轉。

如圖9所示，以容易供應訊號電位的方式來以源極電極包圍彎曲後的小壁周邊時，會在共通電極的前端產生逆扭轉方向的電場，前端部以外則產生順扭轉方向的電場。考量到這樣的情事而就區域抑制來檢討，發現要區域抑制在產生逆扭轉方向電場的區域周邊施加強力順扭轉方向的電場是重要的。如圖9所示，當畫素端部之小壁構造上層所形成之共通電極為彎曲構造時，由於為壁電極之源極電極及共通電極之間的間隔會變短，較未設有彎曲部之情況，壁電極與共通電極間之順扭轉方向的電場會變強。縱使形成彎曲部會產生部份逆扭轉方向的電場，但會因順扭轉方向的強力電場而抑制畫素端部中逆扭轉之液晶傳播，而抑制區域。這樣的情況，即便係在C-C’面的剖面構 造為圖6、圖7兩者的情況，由於源極電極與共通電極之位置關係為相同，故能獲得區域抑制效果。另外，為壁電極之源極電極與共通電極之間隔乃為壁電極側面與彎曲部之前端之距離。

該等彎曲部30如圖8所示，較佳為小壁15的上層。其理由為在沒有小壁的情況，共通電極與液晶層24之間便會存在有絕緣膜22，會產生絕緣膜膜厚份量的電壓降低，使得順扭轉方向電場變弱。相對於此，若將共通電極配置在小壁15上層，便電壓不會降低，而可對共通電極與為壁電極之源極電極之間施加強力的順扭轉方向電場。因此，要區域抑制，於小壁15上層形成共通電極之彎曲部30係有效的。

表1中，顯示了本發明之區域抑制效果。表1係將小壁之彎曲部長度作為參數情況之畫素的觀察結果。如表1所示，在畫素端部沒有彎曲部的情況，源極電極與共通電極的距離會變長，使得1順扭轉方向之電場變弱，故區域會變大。相對於此，不論彎曲部長度而設置彎曲部，確認了可使得畫素端部所產生之區域變小。因此，確認了使得源極電極與共通電極間隔變窄，來於所產生之區域周邊施加順扭轉方向之強力電場，便可將區域加以抑制。另一方面，彎曲部在較長的情況，雖會使得區域變小，但確認了延伸於長邊方向之共通電極與彎取部之共通電極所圍繞之區域會變暗。此理由為以共通電極所圍繞之區域電場將難以 到達，而使得液晶難以動作之故。

圖10係顯示畫素端部中穿透率之彎曲部長度依存性之圖。另外，規格化後之穿透率係以未有彎曲部之情況的穿透率為規格基準。在畫素短邊方向中心(小壁15之中心)與大壁側面之間隔為k時，而彎曲部長度為k/4時，會較未有彎曲部的情況大幅提高，而彎曲部長度在3k/4以上時，則會變小。因此，彎曲部30的長度在不會產生區域程度之長度以上，而成為不會增大變暗區域之長度以下乃係重要的。亦即，彎曲部長度L較佳為k/4<L<3k/4。讓彎曲部長度為此範圍，便能讓區域抑制及變暗區域降低之兩者成立，縱使畫素端部亦能實現高穿透率，而可實現畫素整體之高穿透率。

圖11、圖12、圖13係顯示共通電極之彎曲部的前端形狀之範例。圖11係將彎曲部之前端形狀成為銳角者，圖12係將彎曲部之前端形狀成為更加銳角者，圖13係將彎曲部之前端形狀成為圓形狀者。即便為任何形狀，均得到區域抑制效果。因此，便能讓區域抑 制及變暗區域抑制之兩者成立，縱使畫素端部亦能實現高穿透率。

由上述可知，藉由本發明便可實現容易地液晶封入、抑制汲極線及閘極線之寄生電容、抑制層數增加、以及抑制鄰接畫素之電位影響，讓畫素端部之區域抑制及變暗區域抑制之兩者成立，而實現畫素整體之高穿透率。

(實施例2)

圖15係顯示本發明實施例2之畫素的剖面結構。實施例1雖係為了形成擬似壁電極而配置有CF側電極26，但實施例2卻未設置有CF側電極26。本實施例中，亦可實現容易地液晶封入、抑制汲極線及閘極線之寄生電容、抑制層數增加、以及抑制鄰接畫素之電位影響，讓畫素端部之區域抑制及變暗區域抑制之兩者成立，而實現畫素整體之高穿透率。

10‧‧‧畫素

11‧‧‧閘極線

12‧‧‧層間絕緣膜

13‧‧‧汲極線

14‧‧‧大壁

15‧‧‧大壁間的小壁

16‧‧‧TFT側電極

17‧‧‧儲存電容電極

18‧‧‧畫素間的小壁

19‧‧‧小壁構造上的共通電極

20‧‧‧層間絕緣膜

21‧‧‧壁電極

211‧‧‧壁狀電極

212‧‧‧平面電極

22‧‧‧絕緣膜

23‧‧‧配向膜

24‧‧‧液晶層

25‧‧‧保護膜

26‧‧‧CF側電極

27‧‧‧CF(彩色濾光片)

28‧‧‧BM(黑陣列)

30‧‧‧彎曲部

101‧‧‧基板

102‧‧‧基板

103‧‧‧訊號線

104‧‧‧掃描線

105‧‧‧共通線

106‧‧‧畫素

107‧‧‧訊號驅動電路

108‧‧‧掃描驅動電路

109‧‧‧共通電壓產生電路

110‧‧‧TFT元件

圖1係顯示本發明實施例1之畫素平面構造圖。

圖2係顯示本發明實施例1之6畫素平面構造圖。

圖3係顯示圖1之A-A’面之剖面構造圖。

圖4係顯示圖1之B-B’面之剖面構造圖。

圖5係顯示圖1之B-B’面之其他剖面構造圖。

圖6係顯示圖1之C-C’面之剖面構造圖。

圖7係顯示圖1之C-C’面之其他剖面構造圖。

圖8係顯示圖1之D-D’面之剖面構造圖。

圖9係顯示本發明實施例1之畫素端部中，電場方向及液晶之初期配向方向圖。

圖10係顯示畫素端部中穿透率之彎曲部長度依存性之圖。

圖11係顯示共通電極彎曲部之前端形狀一例之圖。

圖12係顯示共通電極彎曲部之前端形狀其他一例之圖。

圖13係顯示共通電極彎曲部之前端形狀其他一例之圖。

圖14係顯示本發明所適用之液晶顯示裝置之等效電路一例之圖。

圖15係顯示本發明實施例2之畫素的剖面結構圖。

10‧‧‧畫素

14‧‧‧大壁

15‧‧‧大壁間的小壁

16‧‧‧TFT側電極

18‧‧‧畫素間的小壁

19‧‧‧小壁構造上的共通電極

21‧‧‧壁電極

Claims (12)

1. 一種液晶顯示裝置，其係配置有陣列狀複數畫素，各像素具備有於畫素兩端延伸於畫素之長邊方向的大壁、以及於該大壁之間平行於該大壁延伸且較該大壁之高度要低之小壁，該小壁上形成有為第1共通電極之TFT側電極，於該大壁側面及該大壁與該小壁之間形成有壁電極；其中該大壁係以長邊方向之像素間而被分斷，分斷後之該大壁之間係配置有較該大壁之高度要低的小壁；該小壁下係不存在有該TFT側電極與該壁電極。
2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該各畫素係於畫素兩端連續配置有延伸於畫素短邊方向之該小壁。
3. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其係具有畫素長邊方向的汲極線及短邊方向的閘極線，於該汲極線及閘極線的上層係透過該小壁而形成有第2共通(common)電極。
4. 如申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置，其中該第2共通電極係與畫素短邊方向及長邊方向的鄰接畫素的第2共通電極連接。
5. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該畫素短邊方向的閘極線上係透過層間絕緣膜而形成該第2共通電極。
6. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中與該TFT側電極連接而形成於基板平面方向之儲存電容電極，與由該壁電極延伸於基板平面方向之平面電極係透過層間絕緣膜而對向，來形成電容元件。
7. 一種液晶顯示裝置，其係配置有陣列狀複數畫素，各像素具備有於畫素兩端延伸於畫素之長邊方向的大壁、以及於該大壁之間平行於該大壁延伸且較該大壁之高度要低之小壁，該小壁上形成有TFT側電極來作為第1共通電極，於該大壁側面及該大壁與該小壁之間形成有壁電極來作為源極電極；其中該小壁的端部係形成有朝向該大壁之彎曲部，該彎曲部上係形成有該第1共通電極；該小壁下係不存在有該TFT側電極與該壁電極。
8. 如申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置，其中該彎曲部前端係形成為銳角或圓形狀。
9. 如申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置，其中該大壁與該小壁之間隔為k，該彎曲部之長度L則為k/4<L<3k/4。
10. 如申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置，其中與該TFT側電極連接而形成於基板平面方向之儲存電容電極，與由該壁電極延伸於基板平面方向之平面電極係透過層間絕緣膜而對向，來形成電容 元件。
11. 如申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置，其中該畫素短邊方向的閘極線上係透過層間絕緣膜而形成第2共通電極。
12. 如申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置，其係具有畫素長邊方向的汲極線及短邊方向的閘極線，於該汲極線及閘極線的上層係透過該小壁而形成有第2共通(common)電極。