CN102692769A - 液晶显示面板 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示面板包括第一基板、第二基板、像素阵列、对向电极层以及液晶层。像素阵列、液晶层以及对向电极层配置于第一基板与第二基板之间。像素阵列的各像素结构包括主动元件、第一像素电极以及第二像素电极。第一像素电极与第二像素电极其中一者电性连接主动元件以接收一第一电位，而另一者接收不同于第一电位的一第二电位。第二像素电极位于第一像素电极与第一基板之间。使第二像素电极的区域至少重叠于第一像素电极的具有多个狭缝。液晶层所包括的负型液晶分子与第一基板所夹的倾斜角随像素阵列与对向电极层对液晶层施加的电场改变。

Description

液晶显示面板

技术领域

本发明是有关于一种显示面板，且特别是有关于一种液晶显示面板。

背景技术

目前，市场对于液晶显示器的性能要求是朝向高对比(high contrast ratio)、无灰阶反转(no gray scale inversion)、色偏小(little color shift)、高亮度(highluminance)、高色彩丰富度、高色饱和度、快速应答(response)与广视角等特性。能够达成广视角要求的技术例如包括有扭转向列型液晶(TN)加上广视角膜(wide viewing film)、共平面切换式(in-plane switching，IPS)液晶显示器、边际场切换式(fringe field switching)液晶显示器与多域垂直配向式(multi-domainvertically alignment，MVA)液晶显示器等方式。

以公知的多域垂直配向式液晶显示器而言，由于凸块(protrusions)或是配置于像素电极上的狭缝(slit)可以使得液晶分子呈多方向排列，得到数个不同的配向领域(domain)，因此多域垂直配向式液晶显示器能够达成广视角的要求。普遍而言，多域垂直配向式液晶显示器具有越多配向领域则广视角效果越好。

不过，多域垂直配向式液晶显示器经常面临到大视角色偏的问题。因此，已有技术提出将同一个像素结构划分为多个区域，并在各区域中设置独立的像素电极。此时可以通过使不同区域中的像素电极具有不同的显示电位来改善大视角色偏的问题。然而，相邻两个像素电极的交界处会因为两像素电极具有的显示电位不同而有液晶效率不佳的问题。换言之，相邻两像素电极的交界处无法正常进行显示，这使得显示开口率下降，且像素电极数量越多显示开口率下降幅度将越大。整体而言，要改善大视角色偏的问题又要维持理想的显示开口率对多域垂直配向型液晶显示器而言并不容易。

发明内容

本发明提供一种液晶显示面板，不须设置多个具有不同显示电位的像素电极于不同区域中就可以改善大视角色偏的问题。

本发明提出一种液晶显示面板，包括一第一基板、一第二基板、一像素阵列、一对向电极层以及一液晶层。第二基板与第一基板上下相对。像素阵列配置于第一基板上，位于第一基板与第二基板之间。像素阵列包括阵列排列的多个像素结构，而各像素结构包括一主动元件、一第一像素电极以及一第二像素电极。第一像素电极与第二像素电极其中一者电性连接主动元件以接收一第一电位，而其中另一者接收不同于第一电位的一第二电位，其中第二像素电极位于第一像素电极与第一基板之间，而第一像素电极与第二像素电极电性绝缘，且第一像素电极具有多个狭缝使第二像素电极至少重叠于狭缝。对向电极层配置于第二基板上，位于第一基板与第二基板之间。液晶层配置于第一基板与第二基板之间。液晶层包括多个负型液晶分子，其中负型液晶分子与第一基板所夹的倾斜角随像素阵列与对向电极层对液晶层施加的一电场改变。

在本发明一实施例中，上述第一像素电极中划分有行列排列的四个区域而第一像素电极的狭缝包括多个第一狭缝以及多个第二狭缝，第一狭缝与第二狭缝分别位于行方向上或是列方向上相邻的两个区域中，且各第一挟缝的一第一延伸方向不平行于各第二挟缝的一第二延伸方向。在一实施例中，第一狭缝的宽度彼此相同或不同。当然，第二狭缝的宽度也可选择性地彼此相同或不同。

在本发明一实施例中，上述第一像素电极电性连接至主动元件以接收第一电位而第二像素电极接收第二电位。

在本发明一实施例中，上述第一像素电极接收第二电位而第二像素电极连接至主动元件以接收第一电位。

在本发明一实施例中，上述液晶显示面板更包括一聚合物配向层，位于液晶层的一侧以使液晶层的负型液晶分子呈现垂直配向。举例而言，聚合物配向层为一聚合物稳定配向层。

在本发明一实施例中，上述第二像素电极具有多个条状部，各条状部至少重叠于狭缝。

在本发明一实施例中，上述第二像素电极为无狭缝的图案。

在本发明一实施例中，上述第二电位为一共用电位。

在本发明一实施例中，上述各像素结构更包括一第二主动元件，第一主动元件与第二主动元件通过同一条扫描线驱动而连接至不同的数据线，且第二电位是通过第二主动元件输入给第一像素电极与第二像素电极的其中另一者。

基于上述，本发明在像素结构中对两层叠置在一起的电极施加不同电位，且接近于液晶层的其中一层电极具有暴露出另一层电极的狭缝。如此一来，叠置在一起的两层电极可以实现广视角的显示效果并且有效率地驱动液晶层以改善大视角色偏的现象。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的液晶显示面板的局部剖面示意图。

图2绘示本发明一实施例的液晶显示面板中各像素结构的上视图。

图3是像素结构在倾斜视角为60度时所呈现的珈玛曲线(gamma curve)，其表示为显示灰阶(横轴)与穿透率(纵轴)的关系。

图4是本发明一实施例的第一像素电极与第二像素电极的上视图。

图5是本发明一实施例的液晶显示面板对应其中一个像素结构所绘制的局部剖面示意图，其中此剖面图对应图2的剖线A-A’，且此处的像素结构应用了图4的电极设计。

图6是本发明一实施例的液晶显示面板对应其中一个像素结构所绘制的局部剖面示意图，其中此剖面图对应图2的剖线A-A’，且此处的像素结构应用了图4的电极设计。

图7是本发明另一实施例的第一像素电极与第二像素电极的上视图。

图8是本发明一实施例的液晶显示面板对应其中一个像素结构所绘制的局部剖面示意图，其中此剖面图对应图2的剖线A-A’，且此处的像素结构应用了图7的电极设计。

图9是本发明一实施例的液晶显示面板对应其中一个像素结构所绘制的局部剖面示意图，其中此剖面图对应图2的剖线A-A’，且此处的像素结构为应用了图7的电极设计。

附图标记说明

100、100A、100B、100C、100D：液晶显示面板

110：第一基板

120：第二基板

130：像素阵列

132、132A、132B、132C、132D：像素结构

140：对向电极层

150：液晶层

152：负型液晶分子

160：聚合物配向层

A-A’：剖线

CH：通道层

D：漏极

DL：数据线

E1：第一像素电极

E2：第二像素电极

E2A：条状部

Es：狭缝

Es1：第一挟缝

Es2：第二挟缝

F1：第一驱动电场

F2：第二驱动电场

G：栅极

I1、I2：绝缘层

R1、R2、R3：曲线

S：源极

SL：扫描线

W1、W2、W3、W4：宽度

具体实施方式

图1是本发明一实施例的液晶显示面板的局部剖面示意图。请参照图1，液晶显示面板100包括第一基板110、第二基板120、像素阵列130、对向电极层140、一液晶层150以及聚合物配向层160。第二基板120与第一基板110上下相对，也就是说第一基板110位于第二基板120在厚度方向上的一侧。像素阵列130配置于第一基板110上，位于第一基板110与第二基板120之间。对向电极层140配置于第二基板120上，位于第一基板110与第二基板120之间。液晶层150配置于第一基板110与第二基板120之间，其中液晶层150包括多个负型液晶分子152。聚合物配向层160例如位于液晶层150的一侧以控制负型液晶分子152的排列方式而呈现垂直配向。

在本实施例中，聚合物配向层160的数量可以为二，而分别位于液晶层150与对向电极层140之间以及位于液晶层150与像素阵列130之间。并且，聚合物配向层160例如为聚合物稳定配向层(polymer stabilized alignmentlayer)，其提供特定的锚定力使得负型液晶分子152呈现垂直配向。也就是说，在没有受到电场驱动的情形下，负型液晶分子152实质上垂直于第一基板110或第二基板120。一般来说，施加电场于负型液晶分子152的两端时，负型液晶的短轴会沿着电场的方向排列。所以，在垂直配向的排列方式下，负型液晶分子152与第一基板110(或第二基板120)所夹的倾斜角θ会随像素阵列130与对向电极层140对液晶层150施加的电场而改变。

像素阵列130包括阵列排列的多个像素结构132，而各像素结构132的上视图例如绘示于图2。请同时参照图1与图2，像素结构132包括一主动元件TFT、一第一像素电极E1以及一第二像素电极E2。另外，为了驱动各像素结构132，像素阵列130还包括有主动元件TFT所连接的扫描线SL与数据线DL。

在像素结构132中，第二像素电极E2位于第一像素电极E1与第一基板110之间，且第一像素电极E1具有多个狭缝Es使第二像素电极E2的区域(或是面积)至少重叠于狭缝Es。在此，图2的上视图绘示由第二基板120朝向第一基板110观看的像素结构132，因此第二像素电极E2实质上被第一像素电极E1所遮蔽，而仅有狭缝Es所在位置可以观看到第二像素电极E2的部分区域(面积)。

在此，狭缝Es例如包括沿第一延伸方向延伸的第一狭缝Es1以及沿第二延伸方向延伸的第二狭缝Es2，其中第一延伸方向例如以逆时针方向与数据线DL相交45度而第二延伸方向的例如以顺时针方向与数据线DL相交45度。并且，第一像素电极E1具有多个区域，数个第一挟缝Es1集中地设置于一个区域，而数个第二挟缝Es2集中地设置于另一个区域。如此一来，液晶层150被这样的像素结构132所驱动时可以呈现多域配向排列以实现广视角的显示效果，其中各区域的配向排列方向由狭缝Es的延伸方向所控制。换言之，图2绘示的像素结构132中可以定义出行列排列的四个配向区域，且第一狭缝Es1与第二狭缝Es2分别位于行方向上或是列方向上相邻的两个区域中。另外，各区域中的狭缝Es可以具有相同的宽度，或是各区域中狭缝Es的宽度可以彼此不同。

第一像素电极E1与第二像素电极E2彼此电性绝缘。并且，第一像素电极E1与第二像素电极E2在显示时会接收不同的电位。举例而言，在本实施例中，像素结构132具有一个主动元件TFT。因此，第一像素电极E1与第二像素电极E2其中一者电性可以连接主动元件TFT以透过主动元件TFT接收一第一电位，而另一者可以连接至一共用电位源而接收一第二电位。也就是说，第二电位可以是共用电位。在其他实施例中，像素结构132可以具有两个主动元件TFT，而两个主动元件TFT通过同一条扫描线SL而连接至不同数据线DL。如此一来，第一像素电极E1与第二像素电极E2可以各自连接至其中一个主动元件TFT以对应地接收不同的第一电位以及第二电位。也就是说，第一电位与第二电位可以视不同数据线DL上所传递的电位。

整体而言，无论以何种方式让第一像素电极E1与第二像素电极E2接收不同的电位都可以作为本实施例的像素结构132的驱动方法。因此，图2中绘示像素结构132具有一个主动元件TFT的设计仅是举例说明之用，并非用以限定本发明。借着第一像素电极E1与第二像素电极E2具有不同电位，第一像素电极E1所在区域与对向电极层140之间所形成的电场以及狭缝Es暴露出的第二像素电极E2与对向电极层140之间所形成的电场具有不同大小而可以有效率地驱动驱动液晶层150中的负型液晶分子152。

在本实施例中，第一像素电极E1的图案设计有助于使液晶层150呈现多域配向的排列以实现广视角的显示效果。同时，第一像素电极E1与重叠于狭缝Es的第二像素电极E2被输入不同的电位而使得液晶层150在第一像素电极E1所在区域与狭缝Es所在区域所受的电场明显不同。如此一来，液晶层150更加地容易呈现多域配向的排列，而有助于改善大视角色偏的现象。

具体来说，图3是像素结构在倾斜视角为60度时所呈现的珈玛曲线(gamma curve)，其表示为显示灰阶(横轴)与穿透率(纵轴)的关系。曲线R1表示为理想珈玛曲线，曲线R2为具有图2绘示的结构设计的像素结构所呈现的珈玛曲线，而曲线R3为已知的聚合物稳定配向型像素结构所呈现的珈玛曲线，其中已知的聚合物稳定配向型像素结构具有四个配向区域。由图3可知，在配向区域的数量相同时，本实施例的像素结构132呈现的显示效果(就大视角色偏的改善程度而言)相较于已知设计更近似于理想。因此，像素结构132不需要为了改善大视角色偏的问题而在不同区域中设置不同显示电位的像素电极，由此避免相邻的像素电极的交界无法有效显示而抑制显示开口率。

像素结构132具有在厚度方向上叠置的第一像素电极E1与第二像素电极E2，而这些像素电极与其他构件的具体设计可以有多种变化。举例而言，图4是本发明一实施例的第一像素电极与第二像素电极的上视图。由图4可知，第一像素电极E1可以具有多个封闭的第一狭缝Es1以及多个封闭的第二狭缝Es2，其中像素电极E1可以被划分成四个区域而上下或是左右相邻的两个区域分别地设置多个第一狭缝Es1与多个第二狭缝Es2，藉以定义出四个配向区。另外，第二像素电极E2可以是无狭缝的图案，或称之为实心的图案。也就是说，以一个矩形像素结构的设计而言，第二像素电极E2可以具有实心的矩形。

图5是本发明一实施例的液晶显示面板对应其中一个像素结构所绘制的局部剖面示意图，其中此剖面图对应图2的剖线A-A’，且此处的像素结构应用了图4的电极设计。请参照图5，为了区别出本实施例的设计，图5的液晶显示面板100A中以像素结构132A表示为具有图4的电极设计的像素结构。不过，像素结构132A所具有的构件实质上相同于像素结构132，因此图5中所标示的元件符号可以参照图2的相关描述而理解为对应的构件。

像素结构132A中，主动元件TFT可以包括栅极G、通道层CH、源极S以及漏极D，其可以理解为本领域中已知的薄膜晶体管。同时参照图2与图4可知，栅极G连接于扫描线SL，或是，在其他实施例中，栅极G可以由扫描线SL的一部分定义而成。通道层CH重叠于栅极G，也就是位于栅极G在厚度方向上的一侧。源极S连接于数据线DL。漏极D于本实施例中连接于第一像素电极E1。另外，绝缘层I1设置于栅极G与通道层CH之间，而绝缘层I2覆盖住主动元件TFT。第一像素电极E1位于绝缘层I2远离第一基板110的一侧，且绝缘层I1与绝缘层I2两者皆覆盖第二像素电极E2以将第一像素电极E1与第二像素电极E2分隔开来。主动元件TFT在本实施例中具有底栅型设计，亦即栅极G位于通道层CH接近于第一基板110的底部，不过主动元件TFT也可以具有顶栅型设计或是其他薄膜晶体管的结构。

在本实施例中，第一像素电极E1连接于主动元件TFT。所以，进行显示时，第一像素电极E1可以接收数据线DL所传递的像素电位，而第二像素电极E2则会被输入共用电位。如此一来，像素结构132A可以提供第一驱动电场F1以及第二驱动电场F2给液晶层150。第一驱动电场F1以及第二驱动电场F2各自由给定的电位所定义，两者的差异相当的明确。所以，液晶层150可以具有理想的液晶效率。也因此，液晶显示面板100A，如上文所述，相对已知设计可以更显著地改善大视角色偏的问题。

相较之下，像素结构132A中的第二像素电极E2若被省略，则挟缝Es所在区域没有电极存在而无法提供给定的电场，这使得第一驱动电场F1与第二驱动电场F2的差异变得不明显。如此，液晶层150不容易呈现多域配向的排列而可能会发生严重的大视角色偏的问题。所以，本实施例以第二像素电极E2重叠于第一像素电极E1的狭缝Es并使第一像素电极E1与第二像素电极E2被输入不同电位可以提升液晶显示面板100A的显示品质。在此，狭缝Es的宽度W1与狭缝Es间间隔的宽度W2(亦即在相邻两挟缝Es之间第一像素电极E1的宽度)可以随不同需求(诸如所需驱动电场的分布)而设计，例如宽度W1为2微米而宽度W2为4微米，或相反等。

另外，图6是本发明一实施例的液晶显示面板对应其中一个像素结构所绘制的局部剖面示意图，其中此剖面图对应图2的剖线A-A’，且此处的像素结构应用了图4的电极设计。请参照图6，本实施例的液晶显示面板100B实质上相似于液晶显示面板100A，且两实施例中相似的构件将以相似的符号标示。不过，本实施例的像素结构132B中，第二像素电极E2会被连接于主动元件TFT而第一像素电极E1系连接于共用电位。也就是说，本实施例与图5的实施例的差异仅在于像素电极连接于其他构件的方式。此时，绝缘层I2可以不设置有接触开口。

图7是本发明另一实施例的第一像素电极与第二像素电极的上视图。由图7可知，第一像素电极E1可以相同于图4所绘示的第一像素电极E1。另外，第二像素电极E2可以具有梳状或是鱼骨状的图案。也就是说，第二像素电极E2可以具有多个条状部E2A，且第一像素电极E1与第二像素电极E2在厚度方向上叠置时，各条状部E2A可以对应地重叠于第一像素电极E1的一个狭缝Es。

举例来说，图8是本发明一实施例的液晶显示面板对应其中一个像素结构所绘制的局部剖面示意图，其中此剖面图对应图2的剖线A-A’，且此处的像素结构应用了图7的电极设计。请参照图8，液晶显示面板100C具有像素结构132C，其中除了第二像素电极E2的图案外，像素结构132C所具有的构件实质上相同于像素结构132A。因此，图8中所标示的元件符号可以参照图2与图5的相关描述而理解为对应的构件。值得一提的是，第一像素电极E1的狭缝Es的宽度W3可以选择性地不大于(小于或等于)第二像素电极E2的条状部E2A的宽度W4，使得各条状部E2A完全地涵盖于对应的狭缝Es的面积。

另外，图9是本发明一实施例的液晶显示面板对应其中一个像素结构所绘制的局部剖面示意图，其中此剖面图对应图2的剖线A-A’，且此处的像素结构为应用了图7的电极设计。请参照图9，本实施例的液晶显示面板100D实质上相似于液晶显示面板100C，且两实施例中相似的构件将以相似的符号标示。不过，本实施例的像素结构132D中，第二像素电极E2会被连接于主动元件TFT而第一像素电极E1系连接于共用电位。也就是说，本实施例与图8的实施例的差异仅在于像素电极连接于其他构件的方式。

综上所述，本发明在像素节构中设置两层在厚度方向上叠置的像素电极并使这两层像素电极具有不同的电位来驱动液晶层。此时，驱动液晶层的电场是由给定的电位所形成的而有助于提高液晶层的液晶效率。这样的液晶显示面板具备广视角的显示效果，且基于垂直配向的液晶层而造成的大视角色偏问题不再显著。所以，本发明实施例的液晶显示面板中不须在像素结构的不同区域中设置两个以上不同显示灰阶的像素电极就可以具有理想的广视角显示效果。由此，本发明实施例的液晶显示器在显示开口率方面不容易受到不同像素电极配置于多个区域而抑制。换言之，本发明实施例的液晶显示面板具有理想的显示开口率。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (12)

1.一种液晶显示面板，包括：

一第一基板；

一第二基板，与该第一基板上下相对；

一像素阵列，配置于该第一基板上，位于该第一基板与该第二基板之间，该像素阵列包括阵列排列的多个像素结构，而各该像素结构包括一第一主动元件、一第一像素电极以及一第二像素电极，该第一像素电极与该第二像素电极其中一者电性连接该第一主动元件以接收一第一电位，而其中另一者接收不同于该第一电位的一第二电位，其中该第二像素电极位于该第一像素电极与该第一基板之间，而该第一像素电极与该第二像素电极电性绝缘，且该第一像素电极具有多个狭缝使该第二像素电极至少重叠所述狭缝；

一对向电极层，配置于该第二基板上，位于该第一基板与该第二基板之间；以及

一液晶层，配置于该第一基板与该第二基板之间，该液晶层包括多个负型液晶分子，其中所述负型液晶分子与该第一基板所夹的倾斜角随该像素阵列与该对向电极层对该液晶层施加的一电场改变。

2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该第一像素电极中划分有行列排列的四个区域而该第一像素电极的所述狭缝包括多个第一狭缝以及多个第二狭缝，所述第一狭缝与所述第二狭缝分别位于行方向上或是列方向上相邻的两个区域中，且各该第一挟缝的一第一延伸方向不平行于各该第二挟缝的一第二延伸方向。

3.如权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第一狭缝的宽度彼此相同或是不同。

4.如权利要求2所述的液晶显示面板，其特征在于，所述第二狭缝的宽度彼此相同或是不同。

5.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该第一像素电极电性连接至该第一主动元件以接收该第一电位而该第二像素电极接收该第二电位。

6.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该第一像素电极接收该第二电位而该第二像素电极连接至该第一主动元件以接收该第一电位。

7.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，更包括一聚合物配向层，位于该液晶层的一侧以使该液晶层的所述负型液晶分子呈现垂直配向。

8.如权利要求7所述的液晶显示面板，其特征在于，该聚合物配向层为一聚合物稳定配向层。

9.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该第二像素电极具有多个条状部，各该条状部至少重叠于所述狭缝。

10.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该第二像素电极为无狭缝的图案。

11.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，该第二电位为一共用电位。

12.如权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，各该像素结构更包括一第二主动元件，该第一主动元件与该第二主动元件通过同一条扫描线驱动而连接至不同的数据线，且该第二电位是通过该第二主动元件输入给该第一像素电极与该第二像素电极的该另一者。

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