TWI679629B - 具有自我補償電極圖案的液晶顯示器 - Google Patents

Abstract

一個包括自我補償氧化銦錫(ITO)電極圖案的液晶顯示器(LCD device)。其中每個像素區域包括至少兩個次像素區域，並且每個次像素區域形成有與其他次像素區域不同的電極圖案。該至少兩個次像素區域各自具有至少兩個實心電極。其中一個次像素區域中的兩個實心電極對應於另一個次像素區域中的兩個實心電極，在電極圖案設計上，其實心電極邊長相對應的關係具有互補特性。如果一個次像素區域中的實心電極在縱向方向上至少有一個長度大於橫向方向上的長度，則在另一個次像素區域中的相對應的實心電極在縱向方向上至少有一個長度小於橫向方向上的長度。

Description

具有自我補償電極圖案的液晶顯示器

本發明涉及液晶顯示(LCD)器，更具體地說，是一種具有自我補償的氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)電極圖案，用於改善顯示品質的液晶顯示器。

液晶分子的一特性是在不同的排列時，有不同的旋光向或不同的折射效果。液晶顯示器係利用這種特性，來控制光穿透率以產生影像。因為液晶分子的結構以及光特性的影響，扭轉向列型液晶顯示器具有良好的光穿透率，但是顯示器的視角卻非常狹小。

為了解決光穿透率和視角的問題，扭轉垂直配向模式被用來提高光穿透率以及增加視角。由於液晶分子係被垂直配向，當液晶分子接受較低電壓時，於斜視的方向觀看顯示器，會有灰階反轉的問題。從而產生斜視方向的顏色偏移，而使顯示器無法顯現正常的影像。

有一種解決該問題的方法，係在同一像素中形成兩種以上的液晶分子排列區塊，以形成多區域垂直配向液晶顯示器，以便消除灰階反轉的問題，並提高視角。在實作中，有三個具體的方法。在第一種方法中，每一像素被劃分成多個顯示區域，並且每一個顯示區域利用電容耦合來形成不同的電壓，由此而產生多區域液晶分子排列的顯示效果。在第二種方法中，每一像素 被劃分成多個顯示區域，並利用兩個薄膜電晶體來使每個顯示區域有不同的電壓，從而解決了灰階反轉問題。在第三個方法中，每一像素被分為兩個以上的顯示區域，並在顯示區域的一部分電極之上方，覆蓋電子阻擋材料，由此而產生多區域液晶分子排列的顯示效果。

然而，這些利用現有技術解決灰階反轉問題的方法，需要複雜的液晶顯示器製程。鑑於上述，本發明的主題，是提供一種簡單的電極結構來驅動液晶顯示器並能提供較寬廣的視角，使液晶顯示器可呈現最佳的影像。

本發明係提供在廣視角下具有改善顯示品質的液晶顯示器。在一個較佳的實施方案中，在液晶顯示器中每個像素區域內至少有兩個次像素區域有不同的氧化銦錫或氧化銦鋅電極圖案。

每個像素區域的次像素區域包括至少兩個電極，每個電極是具有多邊形形狀的實心電極。換句話說，該多邊形形狀電極在其電極圖案上沒有狹縫空隙。在次像素區域中的兩個實心電極是相互連接導電的。

在本發明的一個範例中，每個次像素區域中的兩個實心電極，藉由電極段連接該實心電極，形成互為電性導通，該電極段與兩個實心電極係設置於同層的電極結構。在另一範例中，每個次像素區域中的兩個實心電極，藉由電極段連接該實心電極，形成互為電性導通，該電極段與兩個實心電極係設置於不同層的電極結構。

根據本發明的一個實施例，次像素區域中的電極圖案可以是將相同電極層中的特定區域去除，以形成電極段，該特定去除區域即是電極段兩側 的兩個狹縫，最後形成的電極圖案即是電極段連接兩個實心電極。該電極圖案可視為一”工”字形或”H”字形圖案。

根據本發明，每個次像素區域中的實心電極的尺寸，係以特定方式設計，以便補償液晶顯示器在離軸方向上其電壓與相關歸一化穿透率(V-T)曲線的特性。如果一個次像素區域中的實心電極設計為在橫向方向上的長度，比在縱向方向上較長，則在另一個次像素區域中對應的實心電極被設計為在橫向方向上的長度，比在縱向方向上較短。

1、2、3、4‧‧‧狹縫

1’、2’‧‧‧次像素

101‧‧‧第一基板

102‧‧‧第二基板

103‧‧‧第一電極層

104‧‧‧第二電極層

105‧‧‧液晶層

201：202：203：204：301：302：303：304‧‧‧電極

205：305‧‧‧閘極線

206：306‧‧‧資料線

207：208‧‧‧電極段

210‧‧‧水平參考線

212‧‧‧垂直參考線

sw1、sw2‧‧‧狹縫寬度、寬度

圖1示出了根據本發明的液晶顯示器的剖視圖。

圖2示出了根據本發明的液晶顯示器在像素區域中的自我補償電極圖案的一個示例。

圖3示出了根據本發明的液晶顯示器在像素區域中的自我補償電極圖案的另一個示例。

本說明書提供附圖，使本發明更能進一步的被理解，同時附圖也構成本說明書的一部分。該附圖顯示出了本發明的實施例，並與說明書一起，用來解釋本發明原理。

參照圖1，根據本發明的液晶顯示器包括第一基板101，第二基板102，第一電極層103，第二電極層104和位於第一和第二電極層之間的液晶 層105。第一和第二基板彼此相對，液晶層105設置在兩個基板之間。第一和第二電極層分別是由諸如氧化銦錫或氧化銦鋅的透明導電膜形成在第一和第二基板上。

上述液晶層中的液晶分子包括向列型液晶材料，例如具有負介電異方性的向列型液晶材料。在液晶層中添加具有旋光性的物質。例如，將光學手性摻雜劑(Chiral Dopant)添加到液晶層中，使得液晶分子沿著一軸扭轉而具有旋光性(optical chirality)，此軸向係平行於第一基板101之法線。該添加的旋光性的物質可以是具有左旋或右旋的光學手性。為了使液晶分子具有足夠的扭轉空間，液晶層的厚度d與光學手性物質的節距p的比率d/p最好是在0.16到0.42之間。

根據本發明的一個實施例，具有自我補償電極圖案的液晶顯示器的每個像素區域包括至少兩個次像素區域，並且每個次像素區域包括至少兩個互為電性導通的實心電極。每個實心電極可為多邊形的電極，實心電極內部沒有任何狹縫空隙。該多邊形可以是三角形，四邊形，五邊形，或六邊形。一個較佳實施例是每一個次像素區域內僅具有兩個實心電極，並且每個實心電極是多邊形電極。

圖2示出了根據本發明的液晶顯示器的像素區域中的自我補償電極圖案的一個示例。像素區域由液晶顯示器的閘極線205和資料線206所限定的區域。每個像素區域包括次像素1’和次像素2’。次像素1’區域的大小與次像素2’區域的面積大小的比率較佳是在1/3和3/4之間。

在次像素1’的區域中，電極201和電極202互為電性導通。類似 地，在次像素2’的區域中，電極203和電極204互為電性導通。垂直參考線212係通過像素區域的中心點，且平行於資料線206，水平參考線210係通過像素區域的中心點，且平行於閘極線205。

為了達到廣視角的目的，改善斜視角的顯示品質，兩個次像素區域中的電極圖案可被設計成該兩區域的離軸V-T曲線具有互相補償的特性。例如，如果次像素1’中的實心電極201或202設計為具有至少一個橫向方向上的長度比縱向方向的長度較長，次像素2’中相對應的實心電極203或204則應設計為具有至少一個橫向方向上的長度比縱向方向的長度較短。

相反的，如果在次像素1’中的實心電極201或202設計為具有至少一個在橫向方向上的長度比縱向方向的長度較短，在次像素2’中相對應的實心電極203或204則應設計為具有至少一個在橫向方向上的長度比縱向方向的長度較長。實心電極201或202在縱向方向上至少有一邊的長度比實心電極203或204在縱向方向上的長度還短。實心電極201或202在橫向方向上至少有一邊的長度比實心電極203或204在橫向方向上的長度還長。

根據離軸的V-T曲線特性，如果次像素1’在離軸(θ，φ)=(60，0)的視角時具有比次像素2’更好的顯示品質，次像素2’在離軸(θ，φ)=(60,90)的視角時將具有比次像素1’更好的顯示品質，其中θ和φ是代表極坐標角和方位角的符號。結果，如上述兩個次像素區域設計成尺寸相互對應的實心電極，其可以在離軸的V-T曲線上相互補償，可以改善液晶顯示器的離軸顯示品質。

在如圖2所示的較佳實施例中，每個像素區域中存在兩個次像素 區域。在次像素1’中的電極201與在次像素2’中的電極203具有相同的形狀，在次像素1’中的電極202與在次像素2’中的電極204也具有相同的形狀。像素區域中的電極都是矩形實心電極。應當注意的是，在次像素1’中的電極201和電極202由同一電極層中的電極段連接導電。在次像素2’中的電極203和電極204也由同一電極層中的電極段連接導電。

如圖2所示，次像素1’中的電極201和202各自具有一個水平長度比垂直長度較長，並且次像素2’中的電極203和204各自具有一個水平長度比垂直長度較短。該次像素1’中的整個電極圖案可視為經由去除電極層上特定的電極區域而形成電極段207和兩個狹縫，也就是狹縫1和狹縫2。電極201和電極202之間的狹縫1和狹縫2具有狹縫寬度sw1。該次像素1’中的整個電極圖案可視為一”工”字形的圖案。

在圖2所示的示例中，次像素1’有兩個特定電極區域被選擇除去，即至少有偶數個電極區域被去除，以形成具有偶數個狹縫的電極圖案。在次像素1’中的整個電極圖案，以垂直基準線212為參考線，該圖案是呈現左右對稱的圖形。

同樣的，次像素2中的整個電極圖案可視為經由去除電極層上特定的電極區域而形成電極段208和兩個狹縫，也就是狹縫3和狹縫4。，電極203和電極204之間的狹縫3和狹縫4具有狹縫寬度sw2。次像素2中的整個電極圖案可視為一”H”字形的圖案。sw1可以是小於或等於sw2。在該示例中，次像素1’或次像素2’中的狹縫可以形成在同一直線或不同直線上。換句話說，次像素中的兩個狹縫可有錯位或無錯位。狹縫寬度也可以是不等寬的，狹 縫寬度在靠近次像素的中心區域中可以是較窄的。

在一些變形中，本發明的液晶顯示器的每個像素區域可以只具有一個次像素區域，即只有次像素1’或次像素2’。在這種情況下，次像素區域中的電極圖案相對於垂直參考線212是左右對稱的。次像素區域中的電極圖案相對於水平參考線210是上下對稱的。

參考圖2所示，次像素1’中具有寬度sw1的兩個狹縫平行於水平參考線210。在本發明中，較佳的寬度sw1大於液晶層厚度d的一半，但小於液晶層厚度d的兩倍，即0.5d<sw1<2d。較佳的寬度sw2的兩個狹縫與垂直參考線212平行。寬度sw2應大於液晶層厚度d的一半且小於液晶層厚度d的兩倍，最佳的設計為1.5d<sw2<2d。對於上述每個狹縫，其長度為L，而其寬度為W，較佳L應大於W，並且最佳的是L>1.5W。

圖3示出了根據本發明的液晶顯示器的像素區域中的自我補償電極圖案的另一示例。在這個例子中，每個像素區域由閘極線305和資料線306所限定，包括次像素1’和次像素2’。在次像素1’的區域中，存在兩個電極301和302。類似地，在次像素2’的區域中，存在兩個電極303和304。

如圖3所示，像素區域中的電極都是矩形的，電極也具有類似於圖2中的電極結構和尺寸。然而，在次像素1’的電極301和302的電性導通是經由與電極301和302不同電極層的電極線段所構成的連接導電。電極303和304的電性導通是經由與電極303和304不同電極層的電極線段所構成的連接導電。該電極線段未顯示在圖3中。

雖然以上只藉由幾個較佳的實施範例來描述本發明，然而熟悉本技術領域的人，很明顯的可以了解，仍有許多未描述的變通及修改，都在不偏離以下所定義之本發明的申請專利範圍之內。

Claims (18)

1. 一種液晶顯示器，具有多個像素區域，每個像素區域具有至少一個次像素區域，該至少一個次像素區域包括：第一基板，在上述至少一個次像素區域中形成只有一個第一電極圖案；第二基板，其形成有第二電極，該第二基板與上述第一基板相對；和一液晶層設置在上述第一和第二基板之間；其中，在上述液晶層中並添加有旋光性物質，並且在上述第一電極圖案中形成只有2個狹縫，該第一電極圖案在相同電極層內為一互為電性導通所形成的圖案。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示器，其中上述第一電極圖案具有對稱的電極圖案。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的液晶顯示器，其中上述電極圖案為“工”字形狀。
4. 根據申請專利範圍第2項所述的液晶顯示器，其中上述電極圖案為“H“字形狀。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示器，其中上述狹縫與上述像素區域中的資料線平行。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示器，其中上述液晶層的厚度為d，上述每個狹縫的寬度為sw，其中0.5d<sw<2d。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示器，其中上述狹縫設置於同一直線上。
8. 根據申請專利範圍第1項所述的液晶顯示器，其中上述狹縫不設置於同一直線上。
9. 一種液晶顯示器，具有多個像素區域，每個像素區域具有只有兩個次像素區域，並包括：第一基板，其形成有第一電極層；第二基板，其形成有第二電極層，該第二基板與上述第一基板相對；一液晶層設置在上述第一和第二基板之間，該液晶層中並添加有旋光性物質；上述第一電極層中的第一次像素區域，具有只有兩個實心電極，該兩個實心電極互為電性導通，該兩個實心電極具有至少一個在縱向方向上的長度比在橫向方向上的長度較長；上述第一電極層中的第二次像素區域，具有只有兩個實心電極，該兩個實心電極互為電性導通，該第二次像素區域的兩個實心電極具有至少一個在縱向方向上的長度比在橫向方向上的長度較短。
10. 根據申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器，其中上述第一次像素區域的面積與上述第二次像素區域之間的面積比率為1/3到3/4之間。
11. 根據申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器，其中在上述第一次像素區域中的兩個電極與上述第二次像素區域中的兩個電極中，至少一個是多邊形實心電極。
12. 根據申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器，其中在上述第一次像素區域中的兩個電極與上述第二次像素區域中的兩個電極中，至少一個是四邊形實心電極。
13. 根據申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器，其中在上述第一次像素區域中的兩個電極與上述第二次像素區域中的兩個電極中，至少一個是三角形實心電極。
14. 根據申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器，其中上述液晶層具有厚度d，並且在上述第一次像素區域中的兩個電極之間形成至少一個狹縫，該狹縫寬度為sw1，其中0.5d<sw1<2d。
15. 根據申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器，其中上述液晶層具有厚度d，並且在上述第二次像素區域中的兩個電極之間形成至少一個狹縫，該狹縫寬度為sw2，其中1.5d<sw2<2d。
16. 根據申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器，其中上述第一次像素區域中的兩個電極通過上述第一電極層中的一電極段連接，而形成工字形電極圖案，上述第二次像素區域中的兩個電極通過上述第一電極層中的一電極段連接，而形成H形電極圖案。
17. 根據申請專利範圍第16項所述的液晶顯示器，其中上述液晶層具有厚度d，在上述第一次像素區域中的兩個電極之間的上述電極段的兩側形成有兩個狹縫，每個狹縫具有狹縫寬度sw1，在上述第二次像素區域中的兩個電極之間的上述電極段的兩側形成有兩個狹縫，每個狹縫具有狹縫寬度sw2，其中0.5d<sw1<2d且1.5d<sw2<2d。
18. 根據申請專利範圍第9項所述的液晶顯示器，其中上述第一次像素區域中的兩個電極在縱向方向上具有至少一個比上述第二次像素區域中的兩個電極在縱向方向上較小的尺寸，上述第一次像素區域中的兩個電極在橫向方向上具有至少一個比上述第二次像素區域中的兩個電極在橫向方向上較大的尺寸。