CN100476555C - 低色偏液晶显示装置与其电极板形成方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置与其电极板形成方法。电极板形成方法包含有：设置一下板电极、一导电层以及一介电层，浮接(float)下板电极，将导电层电连接于一薄膜晶体管(TFT)的一电极，且将介电层设置于导电层与下板电极之间，以及使用导电层、介电层与下板电极来产生一耦合电容，并调整耦合电容的电容值来控制下板电极上的电压。所以液晶显示装置可藉由控制下板电极上的电压以使得液晶显示装置中的每一次像素单元皆具有一预定的电压-穿透率特性曲线。

Description

低色偏液晶显示装置与其电极板形成方法

技术领域

本发明提供一种液晶显示装置与其电极板形成方法，尤指一种在次像素单元(sub-pixel unit)中形成特定耦合电容来调整电极板上的电压，以影响次像素单元的电压-穿透率特性曲线(V-T curve)，并藉此改善色偏(colortracking)情况的液晶显示装置与其电极板形成方法。

背景技术

在液晶显示器中，液晶面板的光线穿透率(transmittance)主要是藉由上下两层偏极板(polarizer)以及液晶层所施加的光极化向量来决定，由于液晶本身的物理特性会使得光线通过液晶层中的液晶分子时产生相位延迟的现象。对于不同波长的光线而言，通过液晶层所产生的相位延迟并不相同，因此便会导致输出光的极化方向不同，而相对应的穿透率也会有所差异。也就是说，当施加一固定电压于液晶层两端时，不同波长的光线于通过液晶层和偏极板后会对应不同的穿透率。

对于垂直配向式(vertical align，VA)的液晶显示器来说，其电压-穿透率特性曲线会随着波长的不同而有所变化，因此对于R、G、B三原色而言，其对应的电压-穿透率特性曲线也都不同。所以，当欲改变液晶层两端的电压来改变液晶显示器的灰阶时，因为R、G、B三原色的电压-穿透率特性曲线不同，所以R、G、B三原色的混色比例也随着不同，因而造成色偏的现象。

请参阅图1，图1为现有垂直配向式液晶显示器的R、G、B三原色的电压-穿透率特性曲线图。横轴代表施加于液晶层上的电压，而纵轴则代表正规化(normalize)的后的穿透率，电压-穿透率特性曲线10、15、20分别对应蓝光、绿光以及红光。由图1可知，在液晶层两端的电压位于2伏特至6伏特之间时，蓝光、绿光与红光的穿透率有所差异，因此便产生了色偏的现象。举例来说，当施加在液晶层两端的电压为5.5伏特时，红光、绿光以及蓝光的穿透率的比例约等于1∶1∶1，于是可以得到一纯粹的白光；然而，当降低液晶层两端的电压至3伏特，亮度也跟着降低，但是红光、绿光以及蓝光的穿透率的比例却大约变成7∶7∶12，于是原本应该呈现的纯粹的白光却转而偏蓝。综上所述，色偏现象会造成现有垂直配向式液晶显示器的显示品质不佳。

发明内容

所以本发明的目的的一在于提供一种在次像素(sub-pixel)中利用电极板与介电层形成适当的耦合电容来调整其电压-穿透率特性曲线的液晶显示装置与其电极板形成方法，以解决上述色偏问题。

依据本发明实施例，其公开了一种电极板的形成方法，其包含有：设置一下板电极、一导电层以及一介电层，浮接(float)下板电极，将导电层电连接于一薄膜晶体管(TFT)的一电极，且将介电层设置于导电层与下板电极之间；以及使用导电层、介电层与下板电极来产生一耦合电容，并调整耦合电容的电容值来控制下板电极上的电压。

依据本发明实施例，其另公开了一种液晶显示装置的形成方法，其包含有：设置多个次像素单元(sub-pixel unit)；于一第一次像素单元中，设置一第一液晶层、一第一上板电极、一第一下板电极、一第一导电层以及一第一介电层，将第一液晶层设置于第一上板电极与第一下板电极之间，浮接第一下板电极，设置第一导电层于第一下板电极的一侧，将第一导电层电连接于一第一薄膜晶体管的一电极，且将第一介电层设置于第一导电层与第一下板电极之间；然后使用第一导电层、第一介电层与第一下板电极来产生一第一耦合电容，并调整第一耦合电容的电容值来控制第一下板电极上的电压，使得第一次像素单元具有一预定的电压-穿透率特性曲线；接着于一第二次像素单元中，设置一第二上板电极、一第二液晶层、一第二下板电极、一第二导电层以及一第二介电层，将第二液晶层设置于第二上板电极与第二下板电极之间，浮接第二下板电极，设置第二导电层于第二下板电极的一侧，将第二导电层电连接于一第二薄膜晶体管的一电极，且将第二介电层设置于第二导电层与第二下板电极之间；以及使用第二导电层、第二介电层与第二下板电极来产生一第二耦合电容，并调整第二耦合电容的电容值来控制第二下板电极上的电压，使得第二次像素单元大致(substantially)具有预定的电压-穿透率特性曲线。

依据本发明实施例，其另公开了一种液晶显示装置，其包含有一第一次像素单元以及一第二次像素单元，其中第一次像素单元包含有一第一上板电极；一第一下板电极，其为浮接(floating)；一第一液晶层，设置于第一上板电极与第一下板电极之间；一第一导电层，设置于第一下板电极的一侧及电连接于一第一薄膜晶体管的一电极，第一导电层用来与第一下板电极构成一第一耦合电容以调整第一次像素单元具有一预定穿透率特性；以及一第一介电层，设置于第一导电层与该第一下板电极之间；第二次像素单元包含有一第二上板电极；一第二下板电极，其为浮接；一第二液晶层，设置于该第二上板电极与该第二下板电极之间；一第二导电层，设置于第二下板电极的一侧及电连接于一第二薄膜晶体管的一电极，第二导电层用来与第二下板电极构成一第二耦合电容以调整第二次像素单元大致上(substantially)具有预定的电压-穿透率特性曲线；以及一第二介电层，设置于第二导电层与第二下板电极之间；其中第一、第二耦合电容对应不同的电容值。

本发明的液晶显示装置与其电极板形成方法经由调整耦合电容值的大小来调整次像素单元的电压-穿透率特性曲线，因此依据本发明所公开的多种调整耦合电容值的方法来调整次像素单元中的耦合电容值大小便可分别调整R、G、B三原色的次像素单元中电极板上的电压，也就是说，当调整液晶层两端的电压来调整灰阶值时，由于耦合电容的分压效应，使得实际落在电极板上的电压便不同，再藉由适当的调整使得R、G、B的穿透率比例维持在1∶1∶1，于是便可以消除现有色偏现象。

附图说明

图1为现有垂直配向式液晶显示器的R、G、B三原色的电压-穿透率特性曲线图；

图2为本发明液晶显示装置的示意图；

图3为图2所示的次像素单元与其电极板的结构示意图；

图4为图3所示的次像素单元与其电极板沿切线3’-3’的剖面图；

图5为图2所示的次像素单元的等效电路图；

图6为本发明液晶显示装置的R、G、B三原色的电压-穿透率特性曲线图。

附图标记说明

10蓝光的电压-穿透率特性曲线

15绿光的电压-穿透率特性曲线

20红光的电压-穿透率特性曲线

100显示装置

102a～102d像素单元

105a～105c次像素单元

110栅极线

115薄膜晶体管

120数据线

125、135、136下板电极

130导电层

205介电层

215液晶层

216上板电极

310储存电容

315、325电容

320耦合电容

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明液晶显示装置100的示意图。液晶显示装置100(例如垂直配向式液晶显示装置)包含有多个以矩阵方式排列的像素单元(pixel)102a～102d，而每一像素单元102a、102b、102c、102d中则包含有多个次像素单元(sub-pixel)，举例来说，像素单元102a中设置有三个次像素单元105a、105b、105c，分别对应R、G、B三原色，亦即，经由控制三个次像素单元105a、105b、105c所输出的红光、绿光与蓝光的强度，就可使像素单元102a对应一特定颜色。请参考图3，图3为图2所示的次像素单元105a与其电极板的结构示意图。为了简洁扼要地说明本案技术特征，在以下的揭露中仅说明与本发明次像素单元105a相关的结构。本实施例中，次像素单元105a包含一栅极线(gate line)110连接于一薄膜晶体管115的栅极，薄膜晶体管115用来作为一开关，其漏极(drain)与源极(source)分别代表开关两端的电极，栅极线110用来传递一栅极电压以控制薄膜晶体管115是否导通来连结其漏极与源极，其中薄膜晶体管115的漏极又与一数据线(data line)120相连以接收用来控制灰阶值的电压信号。此外，薄膜晶体管115的源极则另经由一贯穿孔(through hole)同时与一下板电极125及一导电层130相连，因此，当薄膜晶体管115的漏极与源极相通时，控制灰阶值的电压信号便可经由薄膜晶体管115的源极传递至下板电极125及导电层130。

次像素单元105a中另外包含多个浮接的下板电极135、136，其不与任何其它导电层相连，而下板电极125、135、136共同组成一电极板。请注意，图3中显示三个下板电极125、135、136，然而，次像素单元105a实际上并未局限下板电极的设置数量，而可依据需求来加以调整，其原理将于后详述。要注意的是导电层130与上述的电极板(下板电极125、135、136)并不是在同一平面，请参考图4，图4为图3所示的次像素单元105a与其电极板沿切线3’-3’的剖面图。如图4所示，在导电层130及下板电极135之间设置有一介电层205，此外，下板电极135、125的上方分别设置有一液晶层215与一上板电极216，其中液晶层215包含有液晶分子，而上板电极216用来作为一共享电极COM。请注意，如业界所现有，次像素单元105a另会包含有偏极板与彩色滤光片(color filter)，由于其与本案所揭露的技术特征无关，因此其结构与功能不另赘述。请注意，液晶层215与一般现有液晶显示装置的液晶层相同，而下板电极125、135与上板电极216可以使用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等材料做成透明导电层，以及导电层130则可以是金属类的不透明导电材质。

请参考图3、图4与图5，图5为图2所示的次像素单元105a的等效电路图。电容315是电压信号从薄膜晶体管115的源极传导到下板电极125后，下板电极125与液晶层215另一端的电极(上板电极216)形成的等效电容，其中液晶层215则是构成电容315所需的介电层。耦合电容320是电压信号从薄膜晶体管115的源极传导到导电层130后，导电层130与浮接的下板电极135、136之间所形成的等效电容，其中介电层205是构成耦合电容320所需的介电层。电容325是浮接的下板电极135与液晶层215另一端的电极(上板电极216)形成的等效电容，其中液晶层215则是构成电容325所需的介电层。最后，储存电容310则为次像素单元105a本身其它的元件所具有的等效电容。由以上描述可知，耦合电容320与电容325串联后会与电容315及储存电容310并联，也就是说，由导电层130与浮接的下板电极135、136所形成的耦合电容320会造成分压效应，因此耦合电容320的大小会影响电压信号实际落在电容325两端所形成的电压，于是改变了液晶层215的状态，因此，便可进一步地调整次像素单元105a原本的电压-穿透率特性曲线，其操作详述如下。

考虑两种极端状况，其一状况为：若浮接的下板电极135、136完全消失不见而由下板电极125来加以取代(亦即电极板皆由下板电极125所组成)，液晶层215下方一层均为下板电极125，则图5中的耦合电容320及电容325会消失不见，而施加于上板电极216与导电层130的电压即为液晶层215两端的电压，此时次像素单元105a所对应的电压-穿透率特性曲线便如图1所示；另一状况为：若下板电极125完全消失不见(亦即电极板皆由下板电极135、136所组成)，也就是图3中的下板电极125由浮接的下板电极135、136所取代，则图5中的电容315会消失不见，此时施加于上板电极216与导电层130的电压等于落在耦合电容320两端的电压与落在电容325两端的电压的和，亦即实际施加在液晶层215两端的电压(电容325两端的电压)会小于施加于上板电极216与导电层130的电压，随着耦合电容320的电容值加大，则落在电容325两端的电压则会变小，亦即实际施于液晶层215的电压变小，此时，图1中次像素单元105a所对应的电压-穿透率特性曲线便会向右偏移，因此我们可以藉调整耦合电容320的电容值大小来调整次像素单元105a的电压-穿透率特性曲线的偏移量。若下板电极125与浮接的下板电极135、136同时存在，亦即电容315、耦合电容320、电容325同时存在，则次像素单元105a的电压-穿透率特性曲线便由上述的两种极端状况时所具有的电压-穿透率特性曲线加以组合而成，因此下板电极125与浮接的下板电极135、136的面积比例关系会影响到其对最后电压-穿透率特性曲线所占的比重。

本实施例中，若次像素单元105a对应红光，且并未设置导电层130与浮接的下板电极135、136来提供耦合电容320，而对于分别对应绿光和蓝光的次像素单元105b、105c来说，可经由加入适当的耦合电容320来调整原本的电压-穿透率特性曲线(例如使图1所示的特性曲线10、15向右偏移)，其结果如图6所示，图6为本发明液晶显示装置的R、G、B三原色的电压-穿透率特性曲线图。因此，当电压位于2伏特至6伏特之间，三条分别对应蓝光、绿光、红光的电压-穿透率特性曲线10、15、20几乎会重叠，换言之，于同一电压下，R、G、B三原色的穿透率比例趋近1∶1∶1，所以现有色偏现象便可消除。根据实验，分别对应R、G、B三原色的次像素单元105a、105b、105c中，浮接的下板电极面积(亦即下板电极135、136的面积和)与电极板面积(亦即下板电极125、135、136的面积和)的最佳面积比例为：0(红光)，0.2(绿光)与0.5(蓝光)。请注意，上述实施例揭露仅经由耦合电容来分别调整对应绿光和蓝光的次像素单元105b、105c的电压-穿透率特性曲线，然而，实际上仍可依据不同的设计需求来同时调整对应红光、绿光及蓝光的次像素单元105a、105b、105c所具有的电压-穿透率特性曲线，亦可经由设置适当的耦合电容来使同一像素单元102a中R、G、B三原色的穿透率比例趋近1∶1∶1，均属本发明的范畴。

如上所述，在次像素单元105a中调整耦合电容320的电容值大小可以改变下板电极135、136上的电压而达到调整电压-穿透率特性曲线的目的，所以下板电极135、136上的电压大小则可以藉由调整以下几个参数来调整：

(a)改变导电层130的形状或面积来调整耦合电容320的电容值，以控制下板电极135、136上的电压；

(b)改变浮接的下板电极135、136的形状或面积来调整耦合电容320的电容值，以控制下板电极135、136上的电压；

(c)改变次像素单元105a中所设置的下板电极135、136的数目来调整耦合电容320的电容值，以控制下板电极135、136上的电压；

(d)改变介电层215的厚度或材质来调整耦合电容320的电容值，以控制下板电极135、136上的电压；以及

(e)调整浮接的下板电极135、136的面积使其与电极板的面积(亦即下板电极125、135、136的面积和)达到一预定面积比例，因此藉由调整该预定面积比例可以控制下板电极135、136上的电压。

一般而言，像素单元中通常包含了多个次像素单元，例如本实施例中像素单元102a中包含了次像素单元105a、105b、105c，分别对应于R、G、B三色，但是也可以使用其它颜色替代，此时可以先调整其中一第一次像素单元(例如105a)中的耦合电容值来控制该第一次像素单元具有一预定的电压-穿透率特性曲线，其调整方法如上所述；然后再调整像素单元102a中一第二次像素单元(例如105b)的耦合电容值来控制该第二次像素单元具有与该第一次像素单元相同的电压-穿透率特性曲线，其耦合电容值的调整方法亦如上所述，但可与第一次像素单元中的耦合电容值调整方法不同；接着依序调整其它的次像素单元，直至整个像素单元102a中所有的次像素单元皆具有相同的电压-穿透率特性曲线。

总而言之，本发明液晶显示装置100包含了多个次像素单元，举次像素单元105a为例来说明，利用一浮接的下板电极135、136与一设置于下板电极125、135、136的一侧的导电层130(其电连接于薄膜晶体管115的一电极)来构成所需的耦合电容320。所以，便可藉由调整耦合电容320的电容值大小来进一步地调整次像素单元105a的电压-穿透率特性曲线，亦即，经由耦合电容320的辅助，本发明液晶显示装置100可大幅地改善现有色偏的现象。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电极板的形成方法，其包含有：

(a)设置一第一下板电极、一导电层以及一介电层，浮接该第一下板电极，将该导电层电连接于一薄膜晶体管的一电极，且将该介电层设置于该导电层与该第一下板电极之间，

设置一第二下板电极，并将该第二下板电极电连接于该薄膜晶体管的该电极，其中，该第二下板电极与该第一下板电极位于同一层上，且该介电层设置于该导电层与该第一、二下板电极之间；以及

(b)使用该导电层、该介电层与该第一下板电极来产生一耦合电容，并调整该耦合电容的电容值来控制该第一下板电极上的电压；

调整该第一下板电极的面积与该第一、第二下板电极的面积和达到一预定面积比例来调整该第一、二下板电极上的电压。

2.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)另包含有：

改变该导电层的形状或面积来调整该耦合电容的电容值，以控制该第一下板电极上的电压。

3.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)另包含有：

改变该第一下板电极的形状或面积来调整该耦合电容的电容值，以控制该第一下板电极上的电压。

4.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)另包含有：

改变该介电层的厚度或材质来调整该耦合电容的电容值，以控制该第一下板电极上的电压。

5.如权利要求1所述的方法，其中该电极板应用于一液晶显示装置。

6.一种液晶显示装置的形成方法，其包含有：

(a)设置多个次像素单元；

(b)于一第一次像素单元中，设置一第一液晶层、一第一上板电极、一第一下板电极、一第一导电层、一第三下板电极以及一第一介电层，该第一下板电极和第三下板电极位于同一层上，将该第一液晶层设置于该第一上板电极与该第一、第三下板电极之间，浮接该第一下板电极，设置该第一导电层于该第一下板电极的一侧，将该第一导电层电连接于一第一薄膜晶体管的一电极，将该第三下板电极电连接于该第一薄膜晶体管的该电极，且将该第一介电层设置于该第一导电层与该第一、第三下板电极之间；

(c)使用该第一导电层、该第一介电层与该第一下板电极来产生一第一耦合电容，并调整该第一耦合电容的电容值来控制该第一下板电极上的电压，使得该第一次像素单元具有一预定的电压-穿透率特性曲线；

(d)于一第二次像素单元中，设置一第二上板电极、一第二液晶层、一第二下板电极、一第二导电层、一第四下板电极以及一第二介电层，该第二下板电极和第四下板电极位于同一层上，将该第二液晶层设置于该第二上板电极与该第二、第四下板电极之间，浮接该第二下板电极，设置该第二导电层于该第二下板电极的一侧，将该第二导电层电连接于一第二薄膜晶体管的一电极，将该第四下板电极电连接于该第二薄膜晶体管的该电极，且将该第二介电层设置于该第二导电层与该第二、第四下板电极之间；以及

(e)使用该第二导电层、该第二介电层与该第二下板电极来产生一第二耦合电容，并调整该第二耦合电容的电容值来控制该第二下板电极上的电压，使得该第二次像素单元大致上具有该预定的电压-穿透率特性曲线。

7.如权利要求6所述的方法，其中该多个次像素单元设置在一垂直配向式液晶显示装置中。

8.如权利要求6所述的方法，其中该第一、第二耦合电容对应不同的电容值。

9.一种液晶显示装置，其包含有：

一第一次像素单元，其包含有：

一第一上板电极；

一第一下板电极，其为浮接；一第一导电层，设置于该第一下板电极的一侧及电连接于一第一薄膜晶体管的一电极，该第一导电层用来与该第一下板电极构成一第一耦合电容以调整该第一次像素单元具有一预定穿透率特性；

一第三下板电极，与该第一下板电极位于同一层上且电连接于该第一薄膜晶体管的该电极；

一第一液晶层，设置于该第一上板电极与该第一、第三下板电极之间；以及

一第一介电层，设置于该第一导电层与该第一、第三下板电极之间；以及

一第二次像素单元，其包含有：

一第二上板电极；

一第二下板电极，其为浮接；

一第二导电层，设置于该第二下板电极的一侧及电连接于一第二薄膜晶体管的一电极，该第二导电层用来与该第二下板电极构成一第二耦合电容以调整该第二次像素单元大致上具有该预定的电压-穿透率特性曲线；

一第四下板电极，与该第二下板电极位于同一层上且电连接于该第二薄膜晶体管的该电极；

一第二液晶层，设置于该第二上板电极与该第二、第四下板电极之间；以及

一第二介电层，设置于该第二导电层与该第二、第四下板电极之间；

其中该第一、第二耦合电容对应不同的电容值。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其为一垂直配向式液晶显示装置。

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