TW200537220A - An IPS liquid crystal display appartus - Google Patents

Description

200537220 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶顯示裝置，尤其係關於一種肀 面内切換型（In Plane Switching，IPS)液晶顯示裝置。 【先前技術】 液晶顯示裝置，是平面顯示裝置中的一種，其經過幾 十年來的發展’不僅在筆記本電腦的應用上一統天下並隨 著其增長而增長，還在如監視器等領域佔據越來越大的份 額。而其漸成主流的背後動力，是技術的顯著進步帶來的 顯示效果的提高及價格的下降。 從簡單矩陣驅動到主動矩陣驅動，液晶顯示裝置的顯 不對比度有了明顯的提高，為了克服先前技術中液晶垂J： 扭轉導致的視角較小的缺陷，許多公司都研發出相關的廣 視角技術，而平面内切換技術就是其中頗具優勢的一種。 其原理為像素電極與公共電極構成一平行於基底之電場， 使液晶分子在與基底平行的平面内轉動以改變光線的透過 率’可達到較大的觀察視角。其典型結構為相互平行並交 錯排列的梳齒狀的像素電極及公共電極，該種梳齒狀電極 結構只有一單域電場，通電時液晶分子只有一個偏轉方 向’從不同視角觀察，對比度不高且易產生色差。 請參考第一圖，係2 0 0 2年10月1日公告之美國專利第 6，4 5 9，4 6 5號揭示之一種平面内切換型液晶顯示裝置之一像 素區域P ’其包括數據線1 1 5 ’與數據線1 1 5垂直之閘極線 11 3 ’與數據線11 5平行之公共線1 3 5，薄膜電晶體（了h i n Film Transistor，TFT) 120，公共電極133及像素電極

第5頁 200537220 五、發明說明（2) 1 3 1 ’該薄膜電晶體1 2 0設置在該數據線丨丨5與該閘極線丨i 3 父界處，其進一步包括分別與該閘極線丨丨3、數據線丨丨5及， 像素電極1 3 1連接之閘極1 2 1、源極1 2 3及沒極1 2 5，該公共 電極1 3 3與该公共線1 3 5連接。其像素電極1 3 1與公共電極 133為相互平行並交錯排列，相對於普通梳齒狀電極而言， 其改進為像素電極131與公共電極丨33為彎折條形，產生一 雙域電場。 麥考第二圖，為第一圖所示Π區之放大圖。由於該像 素電極131與公共電極133為折線形，因此，在加電壓時， 該像素電極131與公共電極133之間產生一雙域電場，在 電場作用下液晶分子U0沿兩個方向偏轉，使該像素在^員Μ示 效果上被分成二區域，在較偏的觀察視角下，二區域引、 的色差可相互補償，因此與普通梳齒狀電極相.比，採用 結構電極的液晶顯示裝置有較好的廣視角特性。 惟，在折線的彎折處，電場方向為兩個電場方向聶 加，該處的液晶分子偏轉方向不確定，不能正常偏轉, 得光線不能正常通過，導致該平面内切換型液晶顯示裝 參考第三圖，為在不同之液晶配向方向與電極之 下，電壓與透光率的關係圖。在平面内切換型液晶顯示 置中，當液晶配向方向與電極的夹角較大時，液晶^用: 低的電壓驅動，但其透光率隨驅動電壓的增加而迅逮 Λ 低，因此對驅動電壓的精確度要求較高，亦為對薄 體及訊號線及電極之製程要求較高，而當該夹角較小時曰，曰

200537220 五、發明說明（3) 透光率不會因驅動電壓辦 電壓較高。 9 月顯降低，但其所需的驅動 該先前技術液晶顯示裝罾 等同於二不同夾角的曲線的域電極結構，在驅動上 電壓的要求均不需很高，作；：果’因此對製程及驅動 參考第四圖，為第—圖：改善效果較為有限。 之對比度與視角關係圖。：：：之先前技術液晶顯示裝置 同方向視角上的對比度相：：内切換液晶顯示裝置在不 上下及左右方向上對比户-又，其雙域的總和結果為在 較低，其對比度較高的;^範斜下方向上對比度 例較小，因此其視角圍佔整個圓形視角範圍的比 有鑑於此，提供一種改推v l 晶顯示裝置實為必要。文進以上缺點之平面内切換型液 【發明内容】 =明之目的在於提供— 性，同時對驅動電壓及制护|Λ η ,竿乂 1土視角特 晶顯示裝置。 及衣私要求都較小之平面内切換型液 本發明解決技術問題· 切換型液晶顯示裝置 2供：種平面内 -第二基底，設置於笛二ί括-相對设置之-第-基底及 在第一基底上土底與第一基底之間的液晶層， 又處的薄膜電曰：f素區域，設置在閘極線與數據線交 連接，像素極與閘極線連接，源極與數據線 並交錯排列，1中么共電極’該公共電極與像素電極平行 /、〒’该像素電極至少包括兩個弧形結構，

第7頁 200537220 五、發明說明（4) 、 該兩個狐形結構具有不同的大小。 與先前技術相比，太私M正 . 本1月+面内切換型液晶顯示裝薔 之優點在於其像素電極及公丘雷 复 之派形結構組成之平滑曲綠甘 】、 處液晶偏轉異常之現i你而捍古， X又界 ,& 门 現象仗而挺鬲輝度；其顯示效果為連絲 域之總和，因此JL右久徊士 a a 、、汽 、土 八在各個方向之視角特性更優；同時，款 電極方向連績變化，在驗备μ榮 一、 欠儿在驅動上4於多個不同夾角的曲線 平均結果，因此對製程及驅動電壓的要求都較低。 【實施方式】 一清ί考f f圖及第六圖，本發明平面内切換型液晶_ 不裝置第一貫施方式一像素區域的平面示意圖及其沿^ 方向之剖面圖，並以剖面圖第六圖所示定義上下左右之方 向。該平面内切換型液晶顯示裝置包括相對設置之第一基 底201與第二基底202，置於第一基底2〇1與第二基底2〇2間 之液晶層203，複數設置在該第_基底2〇1上並相互垂直之 閘極線2 11及數據線2 1 2，複數設置在該閘極線2丨1與該數據 線212交叉處之薄膜電晶體220，至少一公共線213，連接區 231，與該閘極線211平行之連接線232，像素電極233及公 共電極243，位於閘極221上之閘極絕緣層2 62，及鈍化層 261 〇 該薄膜電晶體220包括閘極221、源極222及汲極223。 該公共線2 1 3位於第一基底2 0 1且與該閘極線2 1 1平行，該像 素電極2 3 3與公共電極243相應於該像素區域設置，在本實 施方式中其均設置於第一基底201上，該鈍化層261形成於

200537220 五、發明說明（5) 〜 源極2 2 2、及極2 2 3及閘極絕緣層2 6 2上。該公共電極2 4 3與 a亥像素電極2 3 3相互平行並交錯排列，其所平行的方向與間 極線21 1垂直，該像素電極233及該公共電極243為由至少兩 個不同大小之弧形結構組成之平滑曲線。 該閘極線211與該薄膜電晶體220之閘極221連接以傳輪 掃描訊號，該掃描訊號用以控制薄膜電晶體22〇之開關；該 數據線212與薄膜電晶體220之源極222連接以傳輸數據訊Λ 號’即源極2 2 2為用以接收數據訊號；薄膜電晶體2 2 〇之沒 極223通過連接區231與連接線232連接，連接線232與像素 電極233連接，因此像素電極233與薄膜電晶體22〇之汲極 223構成電學連接，當掃描訊號使薄膜電晶體22〇為開時， 汲極223依照源極222接收之數據訊號而發出相應之影像訊 號。 由於像素電極233與薄膜電晶體220之汲極223構成電學 連接’该影像訊號被傳送至像素電極2 3 3 ;閘極絕緣層2 6 2 及純化層261位於像素電極233與公共電極243之間，可隔離 一者以避免其接觸，像素電極2 3 3接收影像訊號後，其與公 共電極243之間之電位差使得二電極之間形成近似平行於第 基底201及第二基底202的電場，此電場使液晶層2〇3中的 液晶分子偏轉而改變光線之透過率以顯示圖像。由於像素 電極2 3 3與公共電極2 4 3為由至少兩個不同大小之弧形結構 組成之平滑曲線，所以其間形成之電場方向為連續變化， 即連續域，因此此結構可稱作為連續域結構。 請參考第七圖，為第五圖所示w區之放大示意圖。該 200537220 五、發明說明（6) 像素電極233至少由第-部份233 1、第二部份2332组成每 :部：2331、2332之弧度與大小均不相同。該像素電極233 么：電極243相互平行並交錯排列’當有電壓施加於二者 τ，液晶層2G3t的液晶分子（未標示）沿電場方向偏轉，由 於二電極為平滑曲線’其所形成的電場亦為連續變化，因 此。亥像素區域令的液晶分子的偏轉方向亦為 該像素區域的透光率為所有液晶分子偏轉、 u :稱作為連續電場或連續域作用的總合， 交界處的電場異常及其導致的液晶二= 而的透光率較低的情形得以避免，從 第一 ί ί ί ΐ八圖’為本發明平面内切換型液晶顯示裝置 公丘；二上之對比度與視角關係圖。由於像素電極233及 :線二為Λ至-少兩個不同大小之弧形結構組… 微電極 平仃，因此可視作為方向連續變化的平行 總合’而非先前技術中的只有兩個方向的平行電 243上時V二此/2。有3 像素電極233及公共電極 數個的複數個液晶分子相應於電極的形狀，有複 考第，因其對比度在各視角上較為平均，請參 向較低二角先ΞϊΓϋ:及左右方向高，其他* 下及尤士士角形的表現，本貝施方式的對比度在除了上 右方其他方向上有明顯提高，而其在上下及左 向仍較好，由於觀察者可能在顯示裝置的任一視角而 200537220

五、發明說明（7) 非僅在上下及左右方向上觀察，因此此種對比度視角特性 更符合觀察的要求。 同時，由於冤極形狀為 構組成之平滑曲線，而液晶 與液晶配向方向的夹角為連 夾角情況下的總合。請參考 極的夾角較大時，液晶可用 隨驅動電壓的增加而迅速降 當該夾角較小時，透光率不 低，但其所需的驅動電壓較 和驅動效果即為·可在較低 電壓增加而下降的速度又較 動電壓，因此對製程的要求 由至少兩個不同大小之弧形結 的配向為一特定方向，因此其 續變化，其驅動效果等於不同 第二圖’當液晶配向方向與電 較低的電壓驅動，但其透光率 低’因此對製程要求較高，而 會因驅動電壓增加而明顯降 南。因此不同夾角情況下的總 的電壓下驅動，同時透光率隨 為緩和，而不需使用精確之驅 較低。

本貫施 彎曲部份， 本發明 電極對應每 生近似平行 方向上；當 存在於其間 素電極置於 極與汲極的 本發明 極及像素電 方式中，該數 分別與像素電 平面内切換型 一像素區域， 之電場，即該 設置於同一基 ，而使二電極 同一層以產生 連接可通過如 平面内切換型 極可採用透明 據線2 1 2亦可為平滑曲線，包括 極233之兩部份233 1、2332對應

液晶顯示裝置的公共電極與像素 其可以設置於不同基底上，並產 電場之主要分量在與基底平行之 底時’可以有如鈍化層等隔離層 位於不同層；或將公共電極與像 平行性更優之電場，此時像素電 本發明連接區或其他方式實現。 液晶顯示裝置的公共線、公共電 導電材料如氧化銦錫（Indium

200537220 五、發明說明（8)

Tin Oxide，IT0)等。當採用透明材料時，可獲得較高的開 口率，因而會有較高的輝度。 本發明亦包括一彩色濾光片（圖未示），設於任一基板 上。4彩色處光片包括複數畫素，每一畫素包括紅、綠、 藍三個子畫素’各子畫素邊緣至少包括兩個部分，該兩個 部分分別向不同方向彎折，與像素電極平行。 請參閱第九圖，係本發明平面内切換型液晶顯示裝置 第二實施方式一像素區域之剖面圖。其與第一實施方式不 同之處在於公共電極343與像素電極333係形成於同一層 上。這種結構可消除公共電極3 4 3與像素電極3 3 3間電場之 不對稱性，使電場在平行基板方向更強。 本發明平面内切換型液晶顯示裝置公共電極及像素電 極的形狀不限於由至少兩個不同大小之弧形結構組成之平 滑曲線狀。一像素區域中像素電極233彎曲部份之數量並不 :限於本發明實施方式所描述，其可根據公共電極243鱼像 ::極233之間距及f曲部份之弧度與大 素電極233各彎曲部份亦可不逵铐八处 \ 1 像 相互連接。 77 π τ不連續分佈’而分別通過一導體 本發明平面内切換型液晶 電極之平行方向可與閘極線垂 線平行；亦可採用與閘極線垂 問極線平行之公共連接線與公 一條，亦可為多條，其與公共 他連接方式構成電學連接。^ 顯不裝置的公共電極與像素 直。此時其公共線可與閘極 直之公共線，通過增加一與 共電極連接。該公共線可為 電極可為直接連接或通過其

第12頁 200537220 五、發明說明（9) 綜上所述，本發明符合發明專利要件，爱依法提出專 利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉 凡熟悉本案技藝之人士，在援依本案發明精神所作之等效 修飾或變化，皆應包含於以下之申請專利範圍内。

第13頁 200537220 圖式簡單說明 第一圖係先前技術平面内切換型液晶顯示裝置一像素區域 之平面示意圖。 第二圖係第一圖所示π區之放大圖。 第三圖係第一圖所示平面内切換型液晶顯示裝置在不同之 液晶配向方向與電極之夾角下電壓與透光率的關係 圖。 第四圖係第一圖所示平面内切換型液晶顯示裝置之對比度 與視角關係圖。 第五圖係本發明平面内切換型液晶顯示裝置第一實施方式 一像素區域之平面示意圖。 第六圖係第五圖沿VI - VI方向之剖面圖。 第七圖係第五圖所示W區放大示意圖。 第八圖係本發明平面内切換型液晶顯示裝置第一實施方式 之對比度與視角關係圖。 第九圖係本發明平面内切換型液晶顯示裝置第二實施方式 之一像素區域之剖面圖。 【主要元件符號說明】 第一基底 201 第二基底 202 液晶層 203 閘極線 211 數據線 212 公共線 213 薄膜電晶體 220 閘極 221 源極 222 汲極 223 連接區 231 連接線 232 像素電極 233 ^ 333 公共電極 243 、 343

第U頁 200537220

第15頁

Claims (1)

1. 200537220

   六、申請專利範圍 一種平面内切換型液晶顯示裝置，其包括 相對設置之第一基底及第二基底； 位於該第 像素電極 交錯排 其中，該 如申請專 置，其中 如申請專 置，其中 向與之連 如申請專 置，其中 如申請專 置，其中 形，含複 如申請專 置，其中 同。 如申請專 置，其中 者波峰與 如申請專 置，其中 丞坻興弟二基底間之液曰爲· 及公共電極，該公共電極與像素電極平 列，該像素電極至少包括兩個弧形結亚 兩個51形結構具有不同的大小。 ’ Π圍第1項所述之平面内切換型液晶壯 泫兩個弧形結構順次連接。 衣 :J圍第2項所述之平面内切換型液 J後-弧形結構順著前-狐形結構的延伸方襄 =圍第2項所述之平面内切換型 泫不同的弧形結構靠平滑曲線連接。卞裝 =圍第4項所述之平面内切換型 :由不同狐形結構組成的像素電-装 數波峰與波谷。 吸 =範圍第5項所述之平面内切換型液晶頻一 該像素電㈣不同波H不同波谷之高夜^ 利範圍第5項所述之平面内切換型液晶 ，像素電極的波峰與波峰或者波谷與波Ί 波谷之間的距離不同。 〇或 :::第1項所述之平面内切換型液 該Α共電極及像素電極為透明導電材料。來裝

   200537220 六、申請專利範圍 9，如申請專利範圍第1項所述之平面内切換型液晶顯二 置，其中該公共電極與像素電極位於不同基底。系 I 0 ·如申請專利範圍第1項所述之平面内切換型液晶_ r 置’其中該公共電極與像素電極位於同一基底。$ II ·如申請專利範圍第1 〇項所述之平面内切換型液晶_ 裝置，其中該公共電極與像素電極之間存在有隔=% 層。 1 2 ·如申請專利範圍第丨丨項所述之平面内切換型液晶顯二 裝置’其中該公共電極與像素電極位於同一層。、禾 1 3 · —種平面内切換型液晶顯示裝置，其包括： 相對設置之一第一基底及一第二基底； 在第一基底與第二基底之間的液晶層； 設置於第一基底上之複數閘極線及數據線； 設置於該閘極線與數據線交又處的薄膜電晶體，其 極與閘極線連接，源極與數據線連接； 〃甲 像素電極及公共電極，該像素電極與公共電極平行並 父錯排列，該像素電極至少包括兩個弧形結構；” 其中，該兩個弧形結構具有不同的大小。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯示 裝置，其中，該兩個弧形結構順次連接。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之平面内切換型液晶顯示 裝置，其中該後一弧形結構順著前一弧形結構的延伸 方向與之連接。 1 6 ·如申請專利範圍第丨4項所述之平面内切換型液晶顯示

   200537220 六、申請專利範圍

   18· 19· 20· 21. 22. 23· 24. 25. 裝置，其中該不同的弧形結構靠平滑曲線連接。 如申請專利範圍第1 6項所述之平面内切換型液晶顯 裳置，其中該由不同弧形結構組成的像素電極為坡' % 形，含複數波峰與波谷。 ’’ >'良 如申請專利範圍第1 7項所述之平面内切換型液晶〜 衣置，其中邊像素電極的不同波峰或不同波谷之古系 不同。 σ 、度 如申請專利範圍第1 7項所述之平面内切換型液晶顯、 裝置，其中該像素電極的波峰與波峰或者波谷與攻7 或者波峰與波谷之間的距離不同。 ’么 =申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯、 衣置’其中該像素電極通過連接線及連接區广 晶體汲極連接。 妥"-、厚％電 如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯、 裝置，其中該像素電極與薄膜電晶體汲極具有^學系 接。 ％ 如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯、 裝置’其中該像素電極及公共電極為透明導電材料裉 如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯二 裝置’其中該公共電極與像素電極位於不同基底。系 如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯、 裝置’其中該公共電極與像素電極位於同一基底。系 如申請專利範圍第24項所述之平面内切換型液晶顯、 裝置’其中該公共電極與像素電極之間存在有隔離系

   200537220 六、申請專利範圍 層。 2 6.如申請專利範圍第2 5項所述之平面内切換型液晶顯示 裝置，其中該公共電極與像素電極位於同一層。 2 7.如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯示 裝置，其中該閘極線與數據線相互垂直。 2 8.如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯示 裝置，其中該數據線與像素電極係平行設置。 2 9.如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯示

   裝置，其中該數據線係由至少兩個不同大小之弧形組 成之平滑曲線形狀。 3 〇.如申請專利範圍第1 3項所述之平面内切換型液晶顯示 裝置，其進一步包括一位於任一基底上之彩色濾光 片，該彩色濾光片包括複數子晝素，其中該彩色濾光 片之子畫素邊緣與像素電極平行。

   第19頁