TWI654470B - 液晶顯示系統 - Google Patents

液晶顯示系統

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TWI654470B
TWI654470B TW106112230A TW106112230A TWI654470B TW I654470 B TWI654470 B TW I654470B TW 106112230 A TW106112230 A TW 106112230A TW 106112230 A TW106112230 A TW 106112230A TW I654470 B TWI654470 B TW I654470B
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藍伊奮
徐達明
蔡正曄
杉浦規生
吳詩聰
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友達光電股份有限公司
美商中央佛羅里達大學研究基金會有限公司
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Abstract

一種液晶顯示系統包含液晶材料、多個突出部、多個第一畫素電極、多個第一共電極、多個第二畫素電極與多個第二共電極。液晶材料位於一第一基板與一第二基板之間。突出部由第一基板所支撐且排列成一陣列，每個突出部從一底部延伸。一第一畫素電極相鄰於一對應突出部的底部。一第一共電極相鄰於一對應突出部的底部，使得每一個突出部位於一第一畫素電極與一第一共電極之一者之間。一第二畫素電極位於一對應突出部上。一第二共電極位於一對應突出部上。

Description

液晶顯示系統
本發明關於液晶顯示系統。
液晶顯示器(LCDs)廣泛地使用在電子元件中，例如筆記型電腦、智慧型手機、數位相機、廣告牌類型顯示器以及高解析度電視。
液晶顯示面板可為，例如Wu等人的美國專利號US 6,956,631，其讓與給AU Optronics Corp.，亦即，本申請的受讓人的母公司，其全部內容通過引用併入本文。如上開專利的第1圖中所揭露，液晶顯示面板可以包括一上偏光片、一下偏光片、一液晶單元與一背光源。來自背光源的光穿過下偏光片，穿過液晶單元，然後穿過上偏光片。如Wu等人進一步所公開，第1圖中液晶單元可以包括一下玻璃基板與包含彩色濾光片的一上基板。包括薄膜電晶體(thin film transistor；TFT)元件的多個畫素可以在玻璃基板上形成一陣列，並且液晶化合物可以填充到玻璃基板與彩色濾光片之間的空間中，形成液晶材料層。
如Sawasaki等人的美國專利號US 7,557,895，其讓與給本申請的受讓人的母公司AU Optronics Corp.，並且其全部內容通過引用併入本文，通常液晶層的厚度必須被均勻地控制，以避免在液晶顯示面板上的亮度不均勻。如Sawasaki等人所公開的，可以通過在薄膜電晶體基板與彩色濾光片基板之間設置複數間隔物來實現所期望的均勻性。如在Sawasaki等人中進一步公開的，柱隔物可以形成不同的高度，使一些柱隔物具有大於基板之間的間隙的高度，並且其它柱隔物具有小於基板之間的間隙的高度。這種配置可以允許基板之間的間隔隨著溫度變化而變化，而且當應力施加於面板時也可防止過度變形。
Sawasaki等人還公開了一種組裝基板的方法，基板間具有液晶材料。此方法包括以下步驟：準備兩個基板，在其中一基板的外圍的圓周上塗佈密封材料，在其中一基板上滴下適當量的液晶，並藉由在真空中吸附此對基板來填入液晶在此對基板之間，然後將所吸附的此對基板送回到大氣壓力環境中。
在液晶顯示面板中，構成薄膜電晶體通道的半導體材料可以是非晶矽。然而，如Chen在美國專利號US 6,818,967所公開，其讓與本申請的受讓人的母公司AU Optronics Corp.，多晶矽通道薄膜電晶體提供優於非晶矽薄膜電晶體的優勢，其包括較低的功率與更大的電子遷移率。多晶矽的形成可以經由雷射結晶或雷射退火技術將非晶矽轉換為多晶矽。使用雷射允許在低於600℃的溫度下進 行製造，因此製造技術被稱為低溫多晶矽(LTPS)。如Chen所公開的，低溫多晶矽的重結晶過程導致在多晶矽層的表面上形成隆起，並且這些隆起影響低溫多晶矽電晶體的電流特性。Chen公開了減小低溫多晶矽表面攏起的尺寸的方法，其中通過執行第一退火處理，然後執行表面蝕刻處理，例如使用氫氟酸溶液，然後執行第二退火處理。所得到的低溫多晶矽表面具有高度/寬度比小於0.2的隆起。然後可以沉積閘極隔離層、閘極、介電層以及源極與漏極金屬層在低溫多晶矽層上方以形成完整的低溫多晶矽電晶體。
如在Sun等人的美國專利號US 8,115,209，其讓與給本申請的受讓人的母公司AU Optronics Corp.，並且其全部內容通過引用併入本文，與非晶矽薄膜電晶體相比，低溫多晶矽電晶體的缺點是在電晶體關閉時具有相對較大的漏電流。使用多個閘極減少漏電流，Sun等人公開了用於多晶矽電晶體的多種不同的多閘極結構，包括Sun等人的第2A圖至第2B圖與第3圖至第6圖。
如本領域已知悉，常用的液晶分子表現出介電非等向性與導電非等向性。因此，可在外部電場下轉動液晶的分子方向。通過改變外部電場的強度，可以控制通過偏光片與液晶材料的光的亮度。藉由在陣列中不同畫素內施加不同的電場，並且藉由為不同畫素提供不同的彩色濾光片，可以控制通過液晶顯示面板中的每個點的光的亮度與顏色，並形成所期望之圖像。
液晶顯示面板也可以被配置為例如在Wu等人 的美國專利號US6,977,706，其讓與給本申請的受讓人的母公司AU Optronics Corp.，並且其全部內容通過引用併入本文。如其中所公開的，水平電場液晶顯示器in-plane switching mode liquid crystal display；IPS-LCD)包括一上基板、一下基板以及填充在上基板與下基板之間的複數液晶分子。電極係沿著一個基板(例如，下基板)以交替(即，梳狀)的形式提供的，使得在操作期間，電場在對應的電極對之間延伸。不幸的是，由於在電極處的電場線的會聚，位於電極上方的液晶材料區稱為死區(dead zones)，此死區相對不受控制，導致光穿透率相對減小。
因此，希望減小死區的影響，特別是在水平電場液晶顯示器中。
本發明之實施方式提供了包含具有交替電場配置的畫素陣列的液晶顯示系統與相關方法。在一實施方式中，一種液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)系統包括一第一基板、一第二基板、液晶材料、多個突出部、多個第一畫素電極、多個第一共電極、多個第二畫素電極以及多個第二共電極。第二基板與第一基板間隔開的。液晶材料設置在第一基板與第二基板之間。突出部由第一基板支撐並且佈置成陣列，且每個突出部從基部延伸。第一畫素電極中之對應一者鄰近於突出部中的對應一者的基板。第一共電極之對應的一者鄰近於突出部之對應的一者 的底部，使得突出部的每一者位於第一畫素電極之一者與第一共電極之一者之間。第二畫素電極之對應的一者位於突出部之對應的一者之上。第二共電極之對應的一者位於突出部之對應的一者之上。
在另一實施方式中，一種驅動具有複數畫素之陣列的液晶顯示系統的方法，其方法包括：提供複數突出部橫跨畫素之陣列；且使用橫跨畫素之陣列之複數電場配置的一交替序列以改變畫素的穿透率，使得序列中的一第一畫素電極產生一第一電場配置，序列中的一第二畫素電極產生一第二電場配置，且序列中的一第三畫素電極產生第一電場配置，其中第二畫素電極鄰近於第一畫素電極，且第三畫素電極鄰近於第二畫素電極。
從後續非限制性的實施方式中，本揭露之目的、特徵及/或優點將清楚揭示。後續的敘述可一併參考圖式來理解。
100‧‧‧液晶顯示系統
110‧‧‧液晶顯示面板
120‧‧‧資料控制電路
130‧‧‧閘極控制電路
140、150‧‧‧畫素
152、154‧‧‧線
160‧‧‧突出部
162‧‧‧底部
164‧‧‧第一畫素電極
165‧‧‧第一共電極
166‧‧‧第二畫素電極
167‧‧‧第二共電極
168‧‧‧上部
169‧‧‧頂表面
170‧‧‧突出部
172‧‧‧底部
174‧‧‧第一畫素電極
175‧‧‧第一共電極
176‧‧‧第二畫素電極
177‧‧‧第二共電極
202‧‧‧第一基板
204‧‧‧第二基板
206‧‧‧液晶材料
210、220、230、240‧‧‧電場
242‧‧‧間隙
400‧‧‧畫素
401、402、403、404‧‧‧畫素電極
411、412、413、414‧‧‧共電極
420‧‧‧資料線
422‧‧‧閘極線
424‧‧‧薄膜電晶體
426‧‧‧線
450‧‧‧畫素
451、452、453、454‧‧‧畫素電極
461、462、463、464‧‧‧共電極
471、472‧‧‧資料線
473‧‧‧閘極線
474、475‧‧‧薄膜電晶體
476‧‧‧共用線
500‧‧‧畫素
501、502、503、504‧‧‧畫素電極
511、512、513、514‧‧‧共電極
521、522‧‧‧資料線
523‧‧‧閘極線
524、525‧‧‧薄膜電晶體
526‧‧‧線
550‧‧‧畫素
551、552、553、554‧‧‧畫素電極
561、562、563、564‧‧‧共電極
571、572‧‧‧資料線
573‧‧‧閘極線
574、575‧‧‧薄膜電晶體
581‧‧‧共用線
582‧‧‧資料線
600‧‧‧畫素
601、602、603、604‧‧‧畫素電極
611、612、613、614‧‧‧共電極
621‧‧‧資料線
622‧‧‧閘極線
623‧‧‧薄膜電晶體
624、625‧‧‧共用線
650‧‧‧畫素
651、652、653、654‧‧‧畫素電極
661、662、663、664‧‧‧共電極
671、672‧‧‧資料線
673‧‧‧閘極線
674、674a‧‧‧薄膜電晶體
675、676‧‧‧共用線
700‧‧‧突出部
702‧‧‧基板
704‧‧‧底部
706、708‧‧‧側壁
710‧‧‧頂表面
711、712、713、714‧‧‧電極
716、718‧‧‧外邊緣
750‧‧‧突出部
752‧‧‧基板
754‧‧‧底部
756、758‧‧‧側壁
760‧‧‧頂表面
761、762、763、764‧‧‧電極
766、768‧‧‧外邊緣
800‧‧‧突出部
802‧‧‧基板
804‧‧‧底部
806、808‧‧‧側壁
810‧‧‧頂表面
811、812、813、814‧‧‧電極
816、818‧‧‧懸伸部分
850‧‧‧突出部
852‧‧‧基板
854‧‧‧底部
856、858‧‧‧側壁
860‧‧‧頂表面
861、862、863、864‧‧‧電極
865、867‧‧‧延伸部分
868、869‧‧‧外邊緣
900‧‧‧突出部
902‧‧‧基板
904‧‧‧底部
906、908‧‧‧側壁
910‧‧‧頂表面
911、912、913、914‧‧‧電極
915、917‧‧‧延伸部分
918、919‧‧‧懸伸部分
920‧‧‧突出部
922‧‧‧基板
924‧‧‧底部
926、928‧‧‧側壁
930‧‧‧頂表面
931、932、933、934‧‧‧電極
935、936‧‧‧部分
938、939‧‧‧外邊緣
950‧‧‧突出部
952‧‧‧基板
954‧‧‧底部
956、958‧‧‧側壁
960‧‧‧頂表面
961、962、963、964‧‧‧電極
965、966‧‧‧內邊緣
1000‧‧‧突出部
1004‧‧‧底部
1006、1008‧‧‧側壁
1012‧‧‧上段
1014‧‧‧下段
1016‧‧‧上段
1018‧‧‧下段
1020‧‧‧頸部
1021、1022、1023、1024‧‧‧電極
1050‧‧‧突出部
1054‧‧‧底部
1060‧‧‧頂表面
1061、1062、1063、1064‧‧‧電極
1070‧‧‧上部
1100‧‧‧突出部
1101、1102、1103、1104‧‧‧電極
1105‧‧‧底部
1106、1108‧‧‧側壁
1110‧‧‧頂點
1120‧‧‧上部
1160‧‧‧突出部
1162‧‧‧底部
1164‧‧‧第一畫素電極
1165‧‧‧第一共電極
1166‧‧‧第二畫素電極
1167‧‧‧第二共電極
1168‧‧‧上部
1169‧‧‧頂表面
1170‧‧‧突出部
1172‧‧‧底部
1174‧‧‧第一畫素電極
1175‧‧‧第一共電極
1176‧‧‧第二畫素電極
1177‧‧‧第二共電極
1200‧‧‧畫素
1202‧‧‧第一基板
1204‧‧‧第二基板
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧距離
第1圖是液晶顯示系統的一實施方式的示意圖；第2圖是第1圖的實施方式的示意圖，其為在剖面圖中液晶顯示系統的一部分；第3圖是第1圖的實施方式的示意圖，其為電場線的示意圖；第4圖描繪各種施加電壓下之施加電場對標準化穿透 率圖；第5圖繪示根據一實施方式的基本操作流程圖；第6圖描繪各種突出部高度下之施加電場對穿透率圖；第7圖描繪各種突出部高度下飽和電場的資料與穿透率的資料；第8至13圖為可用在液晶顯示系統的一實施方式中的畫素佈置之示例的示意圖(平面圖)；第14A至14F圖為電極配置的實施方式之示例的示意性的剖面圖；第15A至15D圖為突出部配置的實施方式之示例的示意性的剖面圖；第16圖為另一實施方式的示意圖。
為了便於解釋，以下討論在液晶顯示系統的領域中描述本公開的實施方式。應當理解，本揭露在其應用上不限於所示的具體佈置的細節，因為本揭露能夠具有其他實施方式。此外，本文所使用的用語是為了描述之目的，而不旨在限制。
在本揭露中提供了包含具有交替電場配置的畫素陣列的液晶顯示系統與相關方法。如下文將更詳細地描述到，這種系統與方法可以包含位於不同高度的電極，以便提供用於控制液晶材料的層狀電場。如此配置的系統與方法可助於減輕關於橫向電場效應顯示技術的典型死區 (dead zones)並增加穿透率。現在將參照附圖來描述本發明的實施方式。
參照第1圖，繪示了液晶顯示系統100的實施方式。基本上，液晶顯示系統100包含具有複數畫素的液晶顯示面板110、資料控制電路120與閘極控制電路130。本發明的實施方式中的電路與功能可以通過硬體、軟體或硬體與軟體的結合，例如微控制器、專用集成電路(application-specific integrated circuirs；ASIC)以及可編程的微控制器來實現。
液晶顯示面板110包含多個畫素(通常為數千個畫素，例如畫素140、畫素150)，其畫素排列成包含複數行與列的二維陣列。為了便於說明，僅繪示出了幾個畫素。如已知悉，在薄膜電晶體(thin film transistor；TFT)液晶顯示面板中，一個畫素通常由三個畫素元件(pixel elements；PEs)所形成：紅色、綠色以及藍色，但各種配置亦可使用。例如，畫素150被繪示包含三個畫素元件，畫素元件(紅)、畫素元件(綠)與畫素元件(藍)。一個或多個電晶體與一個或多個儲存電容器通常連接每個畫素元件，從而形成相關的畫素元件的驅動電路。
在給定列中的所有畫素的電晶體的閘極電極連接到閘極線(例如，線152)，且源極電極連接到資料線(例如，線154)。閘極控制電路130與資料控制電路120控制個別施加於閘極線與資料線的電壓，以個別定址液晶顯示面板中的每個畫素元件。驅動電路通過可控制地脈衝各個畫 素元件以驅動電晶體，則驅動電路可以控制每個畫素元件的穿透率，從而控制每個畫素的顏色。在連續的脈衝(其以連續幀傳遞)之間，儲存電容器有助於維持橫跨在各個畫素的電荷。共用線(未繪示)為電極提供參考(共用)信號。
第1圖中還繪示出延伸橫跨過面板的延長突出部(例如，突出部160與突出部170)。在此實施方式中，為每個畫素元件提供平行的突出部(為了便於說明，圖中僅繪示出兩個突出部160與突出部170)，但是其他各種數量與配置亦可使用。
在第2圖中繪示出畫素140的剖面示意圖。如第2圖所示，畫素140藉由第一基板202與第二基板204以及液晶材料206(例如，藍相液晶(blue phase liquid crystal；BPLC))所形成。第二基板204與第一基板202隔開且平行。液晶材料206設置在第一基板202與第二基板204之間。突出部160與突出部170延伸通過畫素區域，畫素區域與畫素140關聯。具有大致矩形剖面的突出部的每一者藉由第一基板202所支撐，每個突出部從一底部(分別為底部162與底部172)向上延伸。在一般的實施方式中，突出部的高度約為0.5微米或更高。
突出部160與突出部170的每一者與第一畫素電極、第一共電極、第二畫素電極與第二共電極關聯。更具體地說，突出部160與第一畫素電極164、第一共電極165、第二畫素電極166與第二共電極167有關。突出部170與第一畫素電極174、第一共電極175、第二畫素電極176 與第二共電極177關聯。在此實施方式中，第一畫素電極164與第一畫素電極174以及第一共電極165與第一共電極175分別鄰近於各別的基板(基板162及基板172)。如此一來，每個突出部位於一個第一畫素電極與一個第一共電極之間。例如，突出部160位於第一畫素電極164與第一共電極165之間。
第二畫素電極166及176與第二共電極167及177位於它們各自的突出部上。如第2圖所示，第二畫素電極166與第二共電極167位於突出部160的一上部168(即，上半部)上，並且因此與基板202隔開至少突出部160一半的高度。在此實施方式中，第二畫素電極166與第二共電極167都位於與基板202平行的突出部160的頂表面169上。類似的配置對應地繪示於突出部170與關聯的電極174、175、176與177。上述配置提供了複數的第一畫素電極-第一共電極對(例如，第一共電極165-第一畫素電極174對)與複數的第二畫素電極-第二共電極對(例如，第二畫素電極166-第二共電極167對與第二畫素電極176-第二共電極177對)的一交替序列。
在操作中，例如第3圖所示，每個電極產生一電場。更具體地說，電極166與電極167產生延伸跨過突出部160的頂部的電場210，並且電極176與電極177產生出延伸跨過突出部170的頂部的電場220。電極165與電極174還產生出電場230於突出部160與170之間，此外，電極167與電極176產生出橫跨突出部之間的間隙242的電場240， 使得電場240與電場230處於重疊關係。可注意的是，在沒有電場240的情況下，死區通常產生在那些電極上方，而電場240的存在與其相對於電極165與電極174之位置傾向於減輕(例如，去除)此死區。
在此實施方式中，電場210、電場220與電場230可以是相似的，因為相對空間關係(例如，D1=D2)與配置以及施加到電極的電壓是相似的，從而造成實質上相等的電場強度。然而，在其他實施方式中，可以使用各種其他關係。作為示例，在一些實施方式中，電場210與電場220的電場強度可以高於電場230的電場強度，而在其他實施方式中，電場210與電場220的電場強度可以低於電場230的電場強度。作為另一個示例，在一些實施方式中，可以改變電極之間的間隔，使得突出部上的電極之間的間隔小於基板上的電極之間的間隔(即，D2<D1)。為了跨電極的一設定電壓，這樣的間隔會導致突出部上的電極的電場強度更高。
基於第3圖的實施方式，各種施加電壓下的施加電場(V/μm)對標準化穿透率(%)的關係繪示在第4圖。在第4圖中，「畫素1」係關於第一畫素電極(第一畫素電極例如，位於突出部之基部與電場230處的電極174與電極165)，並且「畫素2」係關於第二畫素電極(第二畫素電極例如，位於突出部的頂部與電場220處的電極176與電極177)。
如圖所示，與傳統水平電場顯示技術相比，效 率可隨著畫素2的電場強度相對於畫素1的電場強度增加而提高。也就是說，在一些實施方式中，上述可能是有益於配置一關連的畫素陣列，使得被抬生的電極(即，最遠離支撐基板的電極，例如在突出部160、170上的那些電極)產生比下部電極更強的電場(即，最靠近支撐基板的電極，例如鄰近突出部底部的電極)。根據第4圖所示，與其他實施方式相比，例如升高的電極與下部電極產生相同電場(畫素1=畫素2)或升高的電極產生出比下部電極更弱的電場(畫素1>畫素2)，當升高的電極產生出比下部電極(畫素1<畫素2)更強的電場時，這樣的顯示器可以利用相同的施加電場就達到標準化的穿透率。
上述關係可清楚地表示於在表1(下表)中，表1表示出在具有相同共用電壓下，畫素1與畫素2的電壓關係。如表所示，當畫素2的電壓高於畫素1的電壓時，飽和電場低。因此，可以使用較低的電壓來實現高穿透率。
因此，在一些實施方式中，由畫素1與畫素2產生出的電壓的比率(p)(即，畫素1/畫素2)為0.01<p<10。由畫素1與畫素2產生出的電壓的比率(p)可以通過調整第一畫素電極及/或第二畫素電極的電壓來實現。或者，也可以通過調整第一共電極及/或第二共電極的電壓來實現，其中第一共電極與第二共電極用來配合第一與第二畫素電極以建立電場。
現在參照第5圖，本圖繪示出根據一實施方式的基本操作的流程圖。如第5圖所示，此方法包含提供複數突出部橫跨在畫素陣列上(步驟300)。在步驟302中，使用橫跨畫素陣列之電場配置的交替序列以改變畫素的穿透率。作為示例，此系列中的第一畫素呈現第一電場配置，此系列中的第二畫素呈現第二電場配置，並且此系列中的第三畫素呈現第一電場配置。在一些實施方式中，第一電場配置包含位於對應的相鄰突出部對之間的第一電場，並且第二電場配置包含延伸跨過對應的突出部的第二電場。在這些實施方式的一些實施方式中，第一電場配置還包含橫跨對應的相鄰突出部對之間的第三電場，使得每個第三電場與第一電場之對應的一者重疊。
第6圖繪示各種突出高度下施加電場(V/μm)與穿透率的關係圖。如第6圖所示，使用壁高度Ha的常規壁水平電場顯示技術，與相比於第3圖中所示的配置做比較，第3圖中所示的配置使用各種突出部高度(即，高度Ha、Hb、Hc與Hd，其中Ha>Hb>Hc>Hd)。如圖所示，當在第3圖 的配置中，使用與常規壁水平電場顯示技術(Ha)的壁高度相同的壁高度時，可以在相同的施加電場下，在大多數偵測範圍內的產生更高的穿透率。另外，壁高的降低可能導致效率的降低；然而，結果看起來卻比常規壁水平電場顯示技術更好。
第7圖繪示第6圖所示的多種突出部高度與配置的飽和電場資料與穿透率資料，其中畫素1等於畫素2。如第7圖所示，常規壁水平電場顯示技術的飽和電場值為3.3V/微米(um)，而在第3圖的配置中Ha、Hb、Hc與Hd的值分別為1.9、2.2、2.6與3.8V/微米。因此，飽和電場值可隨著壁高的減小而增加。另外，常規壁水平電場顯示技術的標準化穿透率(%)值為78%，而在第3圖的配置中Ha、Hb、Hc與Hd的標準化穿透率(%)值分別為90、76、80與75%。因此，穿透率值可隨著壁高的降低而減小。
第8至13圖為畫素佈置示例的示意圖(平面圖)，其中畫素對應於第3圖所示，其可以用於液晶顯示系統的實施方式中。為了便於說明，未繪示在突出部上的一個或多個排列的電極，但是將在別處詳細描述。
如第8圖所示，畫素400包含與共電極交替的畫素電極。特別是，畫素電極被佈置為與共電極交替的細長一對的畫素電極(例如，一對的畫素電極401及402與一對的畫素電極403及404)，共電極也佈置為細長一對的共電極(例如，一對的共電極411及412與一對的共電極413及414)。畫素電極電性耦接到資料線420，資料線420向畫素 電極提供資料信號以響應控制薄膜電晶體424的閘極線422。共電極電性耦接到共用線426。
畫素電極402與共電極411如第3圖所示的第二畫素電極166與第二共電極167一樣，可以位於一突出部上。共電極412與畫素電極403如第3圖所示的第一共電極165與第一畫素電極174那樣，可以位於突出部的旁邊。相同地，畫素電極404與共電極413如第3圖所示對應的電極一樣，可以位於另一個突出部上。另外，畫素電極402與共電極411之間的距離D2以及共電極412與畫素電極403之間的距離D1可以呈現在本公開的先前段落中提及的關係。
與第8圖的單個資料線的實施方式相比，第9圖的畫素450每畫素包含兩個資料線。如第9圖所示，畫素450包含與一對的共電極(例如，一對的共電極461及462與一對的共電極463及464)交替的一對的畫素電極(例如，一對的畫素電極451及452與一對的畫素電極453及454)。畫素電極451與453電性耦接到資料線471，畫素電極452與454電性耦接到資料線472。資料線471及472向它們各自的畫素電極提供資料信號以響應各別控制薄膜電晶體474與475的閘極線473。共電極電性耦接到共用線476。畫素電極452與畫素電極453可以通過不同的薄膜電晶體從兩個不同的資料線接收不同的資料信號，使得它們可以提供如前所述的不同電場。類似地，電極452、電極461、電極454與電極463可以被突出部升高，並且其它電極可以位於突出部旁邊。
在第10圖中繪示了另外兩個資料線的一實施方式。如第10圖所示，畫素500包含與一對的共電極(例如，一對的共電極511及512與一對的共電極513及514)交替的一對的畫素電極(例如，一對的畫素電極501及502與一對的畫素電極503及504)。畫素電極501與畫素電極503電性耦接到資料線521，畫素電極502與畫素電極504電性耦接到資料線522。資料線521與資料線522向它們各自的畫素電極提供資料信號以響應各別控制薄膜電晶體524與薄膜電晶體525的閘極線523。共電極電性耦接到共用線526。
在第11圖中繪示出兩個資料線的另一個實施方式(其也包含兩個共用線)。如第11圖所示，畫素550包含與一對的共電極(例如，一對的共電極561及562與一對的共電極563及564)交替的一對的畫素電極(例如，一對的畫素電極551及552與一對的畫素電極553及554)。畫素電極551與553電性耦接到資料線571，畫素電極552與554電性耦接到資料線572。資料線571、資料線572向它們各自的畫素電極提供資料信號以響應各別控制薄膜電晶體574與薄膜電晶體575的閘極線573。共電極561與共電極563電性耦接到共用線581，共電極562與共電極564電性耦接到資料線582。畫素550包含兩個共用線，因此可以通過提供不同的共用電壓以與相同或不同的資料電壓來建立不同強度的電場。
第12圖包含每個畫素的單一資料線與兩個共用線。如第12圖所示，畫素600包含與一對的共電極(例如， 一對的共電極611及612與一對的共電極613及614)交替的一對的畫素電極(例如，一對的畫素電極601及602與一對的畫素電極603及604)。畫素電極601至畫素電極604電性耦接到資料線621。資料線621向畫素電極提供資料信號以響應控制薄膜電晶體623的閘極線622。共電極611與613電性耦接到共用線624，且共電極612與614電性耦接到共用線625。
相比之下，第13圖的實施方式包含每個畫素的兩條資料線與兩條共用線。如第13圖所示，畫素650包含與一對的共電極(例如，一對的共電極661及662與一對的共電極663及644)交替的一對的畫素電極(例如，一對的畫素電極651及652與一對的畫素電極653及654)。畫素電極651與653電性耦接到資料線671，畫素電極652與654電性耦接到資料線672。資料線671及672向它們各自的畫素電極提供資料信號以響應各別控制薄膜電晶體674與674a的閘極線673。共電極661與663電性耦接到共用線675，且共電極662與664電性耦接到共用線676。
第14A至14F圖是電極配置的示例性實施方式的示意性剖面圖。這此註明，為便於說明這些特定圖的所有突出部的剖面為矩形，但用於其它突出部形狀亦可適用，例如第15A至15D圖各別描述的突出部形狀。
如第14A圖所示，基板702支撐突出部700。突出部700包含底部704，相對的側壁706、708與頂表面710。第14A圖還繪示出了電極711、712、713與714。更 具體地說，電極711由基板702所支撐(例如，第一畫素電極)，並且鄰近底部704與側壁706。電極714(例如，第一共電極)由基板702所支撐，並且鄰近底部704與側壁708。在此實施方式中，電極711與714直接接觸基板與突出部對應的側壁。
此外，電極712與電極713(例如，分別為第二畫素電極與第二共電極)由頂表面710支撐，其中電極712的外邊緣716與側壁706對齊，並且電極713的外邊緣718與側壁708對齊。在此實施方式中，電極712與電極713直接接觸頂表面710。
如第14B圖所示，突出部750由基板752支撐。突出部750包含底部754、相對的側壁756、側壁758與頂表面760。第14B圖還繪示出了電極761、電極762、電極763與電極764。更具體地說，電極761由基板752支撐，並且鄰近底部754與側壁756，而電極764由基板752支撐，並且鄰近底部754與側壁758。在此實施方式中，電極761與764直接接觸基板；然而電極761與電極764與突出部的對應的側壁隔開。
另外，電極762與電極763由頂表面760支撐，且電極762的外邊緣766設置在側壁756形成的邊緣的後方。類似地，電極763的外邊緣768設置在側壁758形成的邊緣的後方。在此實施方式中，電極762與電極763直接接觸頂表面760。
如第14C圖所示，突出部800由基板802支撐， 並且包含底部804、相對的側壁806、側壁808與頂表面810。第14C圖還繪示了電極811、812、813與電極814。更具體地說，電極811由基板802支撐並且鄰近於底部804與側壁806。電極814由基板802支撐並且鄰近於底部804與側壁808。在此實施方式中，電極811與電極814直接接觸基板與突出部對應的側壁。
另外，電極812與電極813由頂表面810支撐。與前述實施方式相比，每個突出部包含延伸超出突出部的側壁的一懸伸(overhang)部分。更具體地說，電極812包含一懸伸部分816，並且電極813包含一懸伸部分818。在此實施方式中，電極812與電極813直接接觸頂表面810以及對應的側壁。
在第14D圖的實施方式中，突出部850由基板852支撐，並且包含底部804、相對的側壁856、側壁858與頂表面860。第14D圖還繪示了電極861、862、863與電極864。更具體地說，電極861由基板852支撐，並且鄰近於底部804與側壁856。電極864由基板852支撐，並且鄰近於底部804與側壁858。在此實施方式中，電極861與電極864直接接觸基板與所述突出部對應的側壁，然而這些電極的每一個包含在對應的側壁上延伸的一延伸部分(分別為延伸部分865與延伸部分867)。
此外，電極862與電極863由頂表面860支撐，其中電極862的外邊緣868與側壁856對齊，並且電極863的外邊緣869與側壁858對齊。在此實施方式中，電極852 與853直接接觸頂表面860。
在第14E圖的實施方式中，突出部900由基板902支撐，且包含底部904、相對的側壁906、側壁908與頂表面910。第14E圖還繪示出了電極911、912、913與電極914。更具體地說，電極911由基板902支撐並且鄰近於底部904與側壁906。電極914由基板902支撐並且鄰近於底部904與側壁908。在此實施方式中，電極911與電極914直接接觸基板與突出部對應的側壁。另外，這些電極中的每一個包含在對應的側壁上延伸的一延伸部分(分別為延伸部分915與延伸部分917)。延伸部分915與延伸部分917的寬度可以實質上不小於電極911與914的寬度。
此外，電極912與電極913由頂表面910支撐。這些突出部中的每一個包含延伸超出突出部的側壁的一懸伸部分。更具體地說，電極912包含一懸伸部分918，且電極913包含一懸伸部分919。在此實施方式中，電極912與電極913直接接觸頂表面910以及對應的側壁。
在第14F圖的實施方式中，突出部920由基板922支撐，並且包含底部924、相對的側壁266、側壁928與頂表面930。第14F圖還繪示出了電極931、電極932、電極933與電極934。更具體地說，電極931由基板922支撐，並且電極931的位置使得電極的一部分935延伸超過側壁926(例如，在突出部下方)。同樣地，電極934由基板922支撐，並且其電極934的位置使得電極的一部分936延伸超過側壁928。另外，電極932與電極933由頂表面930支撐， 其中電極932的外邊緣938與側壁928的側壁926對齊，並且電極933的外邊緣939與側壁928對齊。在此實施方式中，電極932與933直接接觸頂表面930。
第15A至15D圖為突出部配置的示例性實施方式的示意性剖面圖，突出部配置可以與前述電極配置一起使用。如第15A圖所示，突出部950由基板952支撐且具有一梯形剖面，梯形剖面包含底部954、相對的側壁956、側壁958與頂表面960。
第15A圖還描繪了電極961、電極962、電極963與電極964。電極961與電極64鄰近於底部954與一對應的側壁。註明在此實施方式中，這些電極的內邊緣(分別為內邊緣965與內邊緣966)與對應的側壁的外緣共形。
在第15B圖中繪示出突出部1000，突出部1000具有包含底部1004、相對的側壁1006、側壁1008與頂表面1010的雙梯形剖面圖。每個側壁包含一對壁段(例如，側壁1006包含上段1012與下段1014，並且側壁1008包含上段1016與下段1018)。值得注意的是，每對壁段朝向彼此傾斜以形成頸部1020。第15B圖還描繪了電極1021、電極1022、電極1023與電極1024。
在第15C圖的實施方式中，突出部1050具有包含底部1054與連續頂表面1060的圓頂(例如，半球形)剖面。電極1061、電極1062、電極1063與電極1064直接接觸表面1060，其中電極1062與電極1063位於突出部的上部1070(即，上半部)。
如第15D圖所示，突出部1100具有三角形剖面圖，三角形剖面圖包含底部1105與在頂點1110處連接的側壁1106、側壁1108的。電極1101、電極1102、電極1103與電極1104直接接觸對應的側壁，其中電極1102與電極1103位於突出部的上部1120。可瞭解的是，不同於其他所述的實施方式，所有電極皆由突出部1100支撐。
在第14A圖至第14E圖中所揭露的突出部與電極之間的位置關係亦可應用於具有第15A圖至第15D圖所揭露之各個不同形狀的突出部上。
畫素的另一實施方式示意性地繪示在第16圖的剖面圖中。如第16圖所示，畫素1200由第一基板1202、第二基板1204以及液晶材料1206所形成。第二基板204與第一基板1202間隔開且平行。液晶材料1206(例如，藍相液晶)設置在基板1202之間。突出部1160與突出部1170延伸穿過與畫素1200關聯的畫素區域。每個突出部具有一大致矩形剖面圖，且由基板1202支撐，每個突出部從底部(分別為底部1162與底部1172)向上延伸。
每個突出部1160及突出部1170與第一畫素電極、第一共電極、第二畫素電極與第二共電極關聯。更具體地說，突出部1160與第一畫素電極1164、第一共電極1165、第二畫素電極1166與第二共電極1167關聯；突出部1170與第一畫素電極1174、第一共電極1175、第二畫素電極1176與第二共電極1177關聯。在本實施方式中，第一畫素電極1164、第一畫素電極1174與第一共電極1165、第一 共電極1175鄰近於對應的突出部的各個底部(底部1162與底部1172)。如此一來，每個突出部位於一個第一畫素電極與一個第一共電極之間。例如，突出部1160位於第一畫素電極1164與第一共電極1165之間。
第二畫素電極1166、第二畫素電極1176與第二共電極1167、第二共電極1177位於它們各自的突出部上。如第16圖所示，第二畫素電極1166與第二共電極1167位在突出部1160的上部1168(即，上半部)上，並且因此與基板1202隔開至少突出部1160一半的高度。在此實施方式中，第二畫素電極1166與第二共電極1167都位於突出部1160的頂表面1169上，頂表面1169平行於基板1202。類似的配置對應地繪示於突出部1170與關聯的電極1174、電極1175、電極1176與電極1177。上述配置提供了第一畫素電極-第一共電極對(例如，第一共電極1165-第一畫素電極1174對)與第二畫素電極-第二共電極(例如，第二畫素電極1166-第二共電極1167對與第二畫素電極1176-二共電極1177對)的交替序列。
這此註明，上述各種態樣可以用於缺乏突出部(即，高度變化小於約0.5微米)的基板。
上述實施方式是本發明的說明，並應當理解，可以在不脫離本發明的範疇及精神下實現這些實施方式的各種排列。

Claims (16)

  1. 一種液晶顯示系統，包含：一第一基板；一第二基板，與該第一基板隔開；液晶材料，位於該第一基板與該第二基板之間；複數突出部，由該第一基板所支撐並且排列成一陣列，其中該些突出部的每一者從一底部延伸並具一頂表面；複數第一畫素電極，設置於第一基板上，其中該些第一畫素電極分別鄰近該些突出部且未覆蓋該頂表面；複數第一共電極，設置於該第一基板上，其中該些第一共電極分別鄰近該些突出部且未覆蓋該頂表面，使得該些突出部的每一者位於該些第一畫素電極之一者與該些第一共電極之一者之間；複數第二畫素電極，其中該些第二畫素電極分別位於該些突出部上；以及複數第二共電極，其中該些第二共電極分別位於該些突出部上。
  2. 如請求項1所述之液晶顯示系統，其中該些突出部的每一者具有位於該些第一畫素電極之一者與該些第一共電極之一者之間的該些第二畫素電極之一者與該些第二共電極之一者。
  3. 如請求項1所述之液晶顯示系統，其中該 些第二畫素電極個別鄰近於所對應的該些第一畫素電極，且該些第二共電極個別鄰近於所對應的該些第一共電極。
  4. 如請求項1至3任一項所述之液晶顯示系統，其中該些突出部的每一者具有梯形的垂直剖面。
  5. 如請求項1至3任一項所述之液晶顯示系統，其中該些突出部的每一者的一底部比一對應的該頂表面更寬。
  6. 如請求項1至3任一項所述之液晶顯示系統，其中該些突出部的每一者具有一頸部的居中部分。
  7. 如請求項1至3任一項所述之液晶顯示系統，其中：該陣列包含複數第一畫素電極-第一共電極對與複數第二畫素電極-第二共電極對的一交替序列；該些第一畫素電極-第一共電極對的每一者可操作以產生一第一電場；以及該些第二畫素電極-第二共電極對的每一者可操作以產生一第二電場。
  8. 如請求項7所述之液晶顯示系統，其中該些第一電場產生的電場強度小於該些第二電場產生的電 場強度。
  9. 如請求項8所述之液晶顯示系統，其中：該些第二畫素電極-第二共電極對的每一對位於該些突出部之對應的一者的一上部之上；以及該些第一畫素電極-第一共電極對的每一對位於該些鄰近突出部之對應的一對之間。
  10. 如請求項8所述之液晶顯示系統，其中該陣列可操作以產生複數第三電場，該些電場的每一者跨在該些第一電場之對應的一者上。
  11. 如請求項10所述之液晶顯示系統，其中該些第三電場的每一者聯繫於兩相鄰之該些突出部之一者上的該第二共電極，以及兩相鄰之該些突出部之一者上的另一者上的該第二畫素電極。
  12. 如請求項1至3任一項所述之液晶顯示系統，更包含複數第一資料線與複數第二資料線，該些第一資料線的每一者電性耦接該第一畫素電極，且該些第二資料線的每一者電性耦接該些突出部之對應的一者的該第二畫素電極。
  13. 如請求項12所述之液晶顯示系統，更包含複數第一共用線與複數第二共用線，該些第一共用線的 每一者電性耦接該第一共電極，且該些第二共用線的每一者電性耦接該些突出部之對應的一者的該第二共電極。
  14. 如請求項1至3任一項所述之液晶顯示系統，其中在該些第二畫素電極的每一者與其所對應的該第二共電極之間的一電壓差異，高於在該些第一畫素電極的每一者與其所對應的該第一共電極之間的一電壓差異。
  15. 如請求項1至3任一項所述之液晶顯示系統，其中該些第一畫素電極包含一電極部分與一延伸部分，該電極部分位於該基板上並接觸該基板，該延伸部分從該電極部分延伸且位於該些突出部之對應的一者的一側壁上。
  16. 如請求項1至3任一項所述之液晶顯示系統，其中該些第一畫素電極之一者與該些第二畫素電極之鄰近的一者產生的一電壓比(p)為0.01<p<1。
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