TWI356247B - Liquid crystal display - Google Patents

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TWI356247B
TWI356247B TW095137513A TW95137513A TWI356247B TW I356247 B TWI356247 B TW I356247B TW 095137513 A TW095137513 A TW 095137513A TW 95137513 A TW95137513 A TW 95137513A TW I356247 B TWI356247 B TW I356247B
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Chun Jui Wang
Yi Lin Ho
Piei Shan Tu
Tsung Hsien Lin
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Chimei Innolux Corp
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Description

1356247 94783 19589t\vf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種 液晶顯示裝置(liquid crystal display)。 【先前技術】 針對多媒體社會之急速進步’多半受惠於半導體元件 或顯示裝置的飛躍性進步。就顯示器而言，具有高晝質、 空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性之薄膜 電晶體(Thin Film Transistor，TFT)液晶顯示裝置已逐漸成 為市場之主流。 目前’市場對於液晶顯示裝置的性能要求是朝向高對 比（high contrast ratio)、無灰階反轉（n〇 gray scale inversion)、色偏小（low color shift)、亮度高（high luminance)、高色彩豐富度、高色飽和度、快速反應與廣 視角等特性。目前能夠達成廣視角要求的技術包括了扭轉 向列型（twisted nematic，TN)液晶加上廣視角臈（wide viewing film)、共平面切換式(in-plane switching，Ips)液晶 顯示裝置、邊際場切換式(fringe field switching)液晶顯示裝 置與多域垂直配向式（multi-domain vertically alignment MVA)薄膜電晶體液晶顯示裝置等。 ’ 然而’在扭轉向列型液晶顯示裝置中，液晶層上下都 必須使用配向層對液晶分子進行配向，使得製程時間較長 且成本較高。此外，扭轉向列型液晶顯示裝置還有視角不 對稱、暗態畫面亮度較高以及對比度較低等缺點。在垂直
5 1356247 947S3 19589twf.doc/n 配向式液晶顯林置巾，_在光穿透 較慢以及色偏較嚴重等缺點。 反應k度 【發明内容】 本發明的目的是在提供一插游s如-# π 的顯示品質。处供種液阳顯不裝置，具有較佳 士發明提出-種液晶顯示裝置，其具衫個畫素區， 各旦素區讀砂子的觸料包括__
配向模式。 ，、
本發明另提出-種液晶顯示裝置，其具有多個晝素 區。此液晶顯示裝置包括—第—基板、—第二基板與二液 晶層H板具有多個畫素·。各晝素電極分別位於 -個晝《，且各晝素電極具衫個第-狹縫。第一狹縫 是沿-第-方向延伸。第二基板具有—共用電極與一配向 層。配向層覆蓋共用電極。液晶層@&置於第—基板的畫素 電極與第二基板的配向層之間。配向層是對液晶層進&配 向，且配向層使液晶層之液晶分子沿一第二方向預傾。其 中，第一方向實質上垂直第二方向。 此外，液晶層靠近配向層之液晶分子的長軸與第二基 板之法線方向之間的夾角可為〇-15度。另外，各晝素電極 例如更具有一第二狹縫，其連接各第一狹縫。各畫素電極 之第二狹縫例如是連接第一狹縫的中間部分，而各第一狹 縫之末端至第二狹缝的距離例如是10-35微米。第二狹縫 之延伸方向例如實質上垂直第一方向。第二狹縫之寬度、 各第一狹縫之寬度以及任二相鄰之第一狹縫間的距離例如
6 94783 19589rvvf.doc/n 分別是1-6微米。 再者，液晶顯示裝置例如更包括一第一偏振片盘一第 二偏振片:分別配置於第-基板與第二基板遠離液晶層之 表面上帛㉟振片與第二偏振片之偏振方向例如實質上 互相垂直。 ' 此外，第一基板可為主動元件陣列基板。同時，第一 基板還可更具衫娜㈣紐，其分齡於各晝素區。 另外，第二基板例如更具有多個彩色滤光膜 位於各晝素區。 ㈣ 再^’液晶顯示裝置例如更包括一背光模組，而第一 基板、第Lx及液晶桃置於背光模組上。 此外，各晝素區之液晶分子可為負型液晶分子。 另外，各第-狹縫之寬度以及任二相鄰 的距離例如分狀以㈣。 再者，各晝素區之液晶分子的作動模式例如包括 轉向列模式與垂直配向模式。 了扭 綜上所述’在本發明之液晶顯示裝置中，由於 動模式大致上包括了扭轉向列模式:垂 月之液晶顯示裝置具有視角較為對 稱、曰“面免度較低、高對比度、高光穿透率 度較快以及色偏輕微等優點。 〜逮 易懂為其他目的、特徵和優點能更明顯 明士下特+較佳貫轭例，並配合所附圖式，作詳細說 94783 19589nvf.doc/n 【實施方式】 本發明一貫施例之液晶顯示裝置中，每個書素區中之 液BB分子的作動核式都同BtJ*包括了扭轉向列模式盘垂直酉己 向模式。以下，介紹一種能夠使液晶分子產生如上述作 模式的實施例。 圖1為本發明一實施例之液晶顯示裝置的局部剖示 圖。請參照圖1 ’本實施例之液晶顯示裝置包括一 ^ 一基板100、一第二基板200與一液晶層300,且液晶顯示 裝置1000可劃分為多個晝素區P10。液晶層3〇〇是配置= 第一基板1〇〇與第二基板200之間。第二基板2〇〇耳有一 共用電極210與一配向層220。其中，配向層22〇覆蓋共 用電極210 ’且配向層220靠近液晶層300。 此外，液晶層300之液晶分子例如是採用負型液晶分 子。負型液晶分子的平行介電常數小於垂直介電常數，因 此在受到電場作用時負型液晶分子的長軸將垂直電場方 向。另外，液晶顯示裝置1〇〇〇例如更包括一第一偏振片 4〇〇與一弟一偏振片500。第一偏振片400配置於第一基板 100遠離液晶層300之表面，亦即第一偏振片400與液晶 層300分別配置於第一基板1〇〇的兩個相對表面上。第二 偏振片500配置於第二基板2〇〇遠離液晶層3〇〇之表面 上，亦即第二偏振片500與液晶層3〇〇分別配置於第二基 板200的兩個相對表面上。 再者，第一基板1〇〇可以是主動元件陣列基板，亦即 第一基板100上具有掃瞄配線、資料配線、主動元件以及 94783 19589t\vf.doc/n 畫素電極等，稍後將對這些構件做較為詳細的說明。同時， 前述之第一基板100還可更具有多個彩色濾光膜（未繪 示），其分別位於各畫素區P10。或者，第二基板200例 如更具有多個彩色遽光膜230 ’其分別位於各畫素區pi〇。 另外’若液晶顯示裝置1000採用穿透式或半穿透半反射式 設計’則可更包括一背光模組600以提供面光源，而第一 基板100、第二基板200以及液晶層300配置於背光模組 600 上0 圖2為圖1之液晶顯示裝置中第一基板的局部上視 圖，圖3A與圖3B為圖1之液晶顯示裝置中單一晝素區的 局部立體示意圖’其中圖3A顯示液晶層未受電場作用的 狀態，而圖3B顯示液晶層受電場作用的狀態。 請參照圖2、圖3A與圖3B ’第一基板1〇〇具有多個 晝素電極110。各晝素電極11〇分別位於一個畫素區pl〇， 且各晝素電極110具有多個第一狹縫112。這些第一狹縫 Π2是沿一第一方向D10 (即平行圖3A中的X軸）延伸。 此外’第一基板1〇〇例如還具有多條掃瞄配線12〇 (圖2 中僅繪示一條）、多條資料配線13〇以及多個主動元件 140。其中’晝素區P1〇即由掃瞄配線120與資料配線130 所定義。主動元件140與對應之掃瞄配線12〇、資料配線 U0及畫素電極11〇電性連接。主動元件14〇由對應之掃 瞄配線120驅動，而晝素電極u〇經由主動元件ι4〇接收 對應之資料配線130所傳輪之訊號。 液晶層300配置於第一基板1〇〇與第二基板2〇〇的配 94783 19589twf.doc/n 向層220之間，且畫素電極110是位於第一基板丨⑻朝向 液晶層300的表面上。配向層220是對液晶層3〇〇進行配 向，亦即液晶層300的液晶分子在未受到電場作用時大致 為垂直排列，如圖3A所示。同時，配向層220也使液晶 層300之液晶分子沿一第二方向D2〇預傾，亦即液晶層3〇〇 之液晶分子的長軸平行於第二方向D20。其中，第一方向 D10實質上垂直第二方向D2〇，而液晶層3〇〇之液晶分子 的長軸在X-Y平面上的投影是平行於γ軸。此外，液晶層 300靠近配向層220之液晶分子的長軸（即第二方向D20) 與第二基板200之法線方向D30(即平行圖3A中的Z軸） 之間的夾角可以為〇〜15度，當然此夾角也可以是其他的 角度。使液晶層300之液晶分子沿第二方向D20預傾的目 的在於使所有液晶分子在受電場作用而傾倒時能朝同一方 向傾倒。在配向層220的製作方法方面，可使用毛刷沿垂 直第一方向D10的方向（如γ軸）摩擦配向膜220，以在 配向膜220上形成能讓液晶方子預傾之溝槽。或者，也可 使用光配向法將配向膜220的分子結構做配向效果，此一 方式對於液晶分子之配向角度是取決於配向光線之入射角 度。 另外，各晝素電極110還可具有一第二狹縫114，其 連接各第一狹縫112。在本實施例中，第二狹縫114是以 連接各第一狹縫112的中間部分為例做說明，第二狹縫114 之延伸方向D40是以實質上垂直第一方向D10為例做說 明’但非用以限定本發明。本實施例中，配向層220是被 94783 19589nvf.d〇c/n 沿著平行於第二狹縫114之延伸方向D4〇的方向做配向處 理，而使液晶層300之液晶分子沿第二方向D2〇預傾^ 外，請參照圖2，各第一狹缝112之末端至第二狹缝ιΐ4 的距離W10例如是1〇_35微米，而第二狹縫U4之办 W20、各第一狹縫112之寬度W3〇以及任二相鄰之第 縫112間的距離W40例如分別是1_6微米。再者，本—施 例中是以晝㈣極110具有第一狹縫112與第二狹縫^ 為例做說明，但實際上第一狹縫112與第二狹縫u4也可 設計成位於共用電極210上，並將配向層22〇改 二
有狹縫的晝素電極110。 < /JC 在本實施例中，第一偏振片400與第二偏振片5〇〇為 線性偏振片。其中，第一偏振片4〇〇之偏振方向D6〇與第 二偏振片500之偏振方向D5〇例如是實質上互相垂直如 圖3A，由於本實施例中液晶層3〇〇之液晶分子在未受電場 作用時是垂直第一偏振片4〇〇排列，因此通過第一偏振片 400之光線的偏振方向將不會受到液晶層3〇〇的改變而無 ，通過第二偏振片500’亦即圖3A中的液晶顯示裝置1〇〇〇 是處於暗態((^1^1&16)。如圖3]5,當液晶層3〇〇之液晶分 子受電場作用而轉動時，通過第一偏振片4〇〇之光線的偏 振方向將受到液晶層3〇〇的改變而可通過第二偏振片 500 ’亦即圖3B中的液晶顯示裝置1000是處於亮態(white state)。另外’本實施例中通過第二偏振片5⑻之光線的偏 振方向D50例如是實質上垂直第一方向D1〇，亦即偏振方 向D50平行於γ軸，但非用以限定本發明。 1356247 94783 19589twf.doc/n 圖4為圖3B之液晶顯置 之I-Ι剖面線剖視，而在γ_ζ平面上曰層沿如圖2所示 其中緣賴_得之㈣分子㈣局部剖視圖，
與圖4,當液晶層300受電場作用時，在請參照圖3B 邊緣處的液晶分子會受到兩種方向 :狹縫之 電㈣與畫素電極U。之間的電場，另是一= 112兩側之晝素電極U〇之間的^第一狹縫
子則主要受到共用電極21。與晝素電】= 邊緣處的液晶分子的長轴將大致平行於 電極21〇之液晶分子的長轴將大致平行於γ軸，：ϋ ，Α區所示。由此可知，在對應第—狹縫112之邊緣處的 A區中，液晶分子的作動模式會是扭轉向列模式。
、同樣參照圖3B與圖4,當液晶層300受電場作用時， 因為第一狹縫112之邊緣處的液晶分子的擠壓，在第一狹 縫112中央以及第一狹縫112之間的晝素電極11〇中央的 液晶分子（即對應圖4中的B區的液晶分子）會以垂直配 向模式作動。 在此’假設液晶層300之厚度為4微米，而圖5A至 圖5E依序為圖3B之液晶顯示裝置中液晶層在X-Y平面 上分別距離第一基板0.5、1、2、3與3.5微米處的局部剖 視圖，其中繪示模擬所得之液晶分子的排列狀態’且圖5A 至圖5E中的a區與B區分別對應圖4中的A區與B區。 請參照圖3B與圖5A，當液晶層300受電場作用時，在對 12 1356247 94783 19589twf.doc/n ♦ :第狭縫Π2之邊緣處的A區中液晶分子的長軸在χ_γ 、’面上的才又衫大致平行於χ車由，而在對應第一狹缝⑴中 及第狹縫112之間的畫素電極110中央的Β區中液 曰曰/刀子的長轴在χ_γ平面上的投影大致與χ滅45度 y睛參照圖3Β與圖5Β至圖5D ’當液晶層3〇〇受電^ ^用時’在_Α區中液晶分子的長軸在Χ-Υ平面上的投影會
γ_方向轉動’而Β區中液晶分子的長轴 -平面上的投影仍大致與X軸夾45度角。請來昭圖 犯與圖认，當液晶層3⑻受電場作用時，在Α區中;^
長轴在x々平面上的投影最為接***行於χ軸，而 ^中液晶分子的長軸在Χ·Υ平面上的投影仍大致與X軸 Λ 45度角。由圖5Α至圖5Ε之模擬結果可發現，Α區之 液晶分子的作動模式確實呈現扭轉向顺式，而B區之液 a曰为子的作練式確實呈現垂直配向模式。因此，本 例之液晶顯不裝置1_在單—晝素區piQ㈣同時存在 扭轉向列模式與垂直配向模式的液晶分子。 ^外，請再參照圖5A至圖5E，由圖中可發現位於圖 式右半部之液晶分子的排財向大致與位於圖式左半部之 液晶分子的排财向對稱。產生上述現象的原因主要在 於:圖式中央的C區是對應於圖3B之第二狹縫114，因 此受到第二狹縫114兩側之畫素電極11()所產生的電場影 響後’ ^區兩懒液晶分子之排列會朝向不同方向。換言 之，本實施例之液晶顯示裝置聊在單—晝素區ρι〇内 的液晶分子具有兩種領域(d〇main)的排列模式。 1356247 94783 19589twf.doc/n 综上所述，在本發明之液晶顯示裝置中，由於各畫素 • 區之液晶分子的作動模式同時包括了扭轉向列模式與垂直 . 配向模式，因此本發明之液晶顯示裝置可獲得、暗態畫面 亮度較低、高對比度、高光穿透率、反應速度較快以及色 偏輕微等優點。此外，藉由第二狹縫的設計，本發明之液 " 晶顯示裝置還具有視角較為對稱的優點。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 φ 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 ' 圖1為本發明一實施例之液晶顯示装置的局部剖視 圖。 σ 圖圖2為圖1之液晶顯示裝置中第一基板的局部上視 圖3Α與圖3Β為圖1之液晶顯示裝置中單一晝 參 局部立體示意圖。 品、 圖4為圖3Β之液晶顯示裝置中液晶層沿如圖2所示 之Η剖面線剖視’而在Υ-Ζ平面上所見的局部剖視圖; 圖5Α至圖5Ε依序為圖3Β之液晶顯示裝置中液晶芦 在χ-Υ平面上分別距離第一基板0.5、1、2、λ彻Q 7 處的局部剖視圖。 3與3·5微米 【主要元件符號說明】 1〇〇〇:液晶顯示裝置 1356247 94783 19589twf.doc/n 100 :第一基板 110 :畫素電極 112 :第一狹縫 114 :第二狹縫 120 :掃瞄配線 130 :資料配線 140 :主動元件
200 :第二基板 210 :共用電極 220 :配向層 230 :彩色濾光膜 300 :液晶層 400 :第一偏振片 500 :第二偏振片 600 :背光模組 P10 :晝素區
D10 :第一方向 D20 :第二方向 D30 :第二基板之法線方向 D40 :第二狭縫之延伸方向 D50、D60 :偏振方向 W10、W40 :距離 W20、W30 :寬度
15

Claims (1)

100-06-21 100-06-21 十、申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示裝置 裝置包括： 仏I Μ縣永 具有多個畫素區，該液晶顯示 分別位於該些晝素區St素=該 第-狹縫:該些第一狹縫是沿一第，:：、有夕個 向層有:Γ電極與一配向層’其中該配 一液晶層，配置於該第一基板 二基板，向層之間，該配向===:第 中該第主一方向與該第二方向不平行，而當該液晶Γ示裝ΐ 作動時’各該畫素區中位於該些第一狹縫邊緣上方附^之 液晶分子的作動模式為扭轉向列模式，而各該畫素 第-狹縫邊緣上方附近之液晶分子作動 (vertical alignment)模式。 ~ 生直配向 2.如申請專利朗第丨項所述之液晶顯示|置， 該液晶層靠近該配向層之液晶分子的長軸與該第二基^ 法線方向之間的夾角為0-15度。 土 ▲ 3.如申請專利範圍第】項所述之液晶顯示裝置，其中 各該畫素電極更具有—第二狭縫，連接該些第—狹縫了 4.如申謗專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其申 各該畫素電極之該第二狭縫是連無些第—狹縫的中間部 分0 16 1356247 100-06-21 5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置，其中 各該第一狹缝之末端至該第二狹縫的距離為10-35微米。 6. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中 該第二狹縫之寬度、各該第一狹缝之寬度以及任二相鄰之 該些第一狹缝間的距離分別為1-6微米。 7. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中 該第二狹縫之延伸方向實質上垂直該第一方向。 8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中 各該第一狹缝之寬度以及任二相鄰之該些第一狹縫間的距 離分別為1-6微米。 9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，更包 括一第一偏振片與一第二偏振片，分別配置於該第一基板 與該第二基板遠離該液晶層之表面上。 10. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置，其中 該第'一偏振片與該第二偏振片之偏振方向貫質上互相垂 直。 11. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中 該第一基板為主動元件陣列基板。 12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置，其 中該第一基板更具有多個彩色濾光膜，分別位於該些晝素 區。 13. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中 該第二基板更具有多個彩色濾光膜，分別位於該些畫素區。 14. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，更包 17 1356247 100-06-21 括一背光模組，而該第一基板、該第二基板以及該液晶層 配置於該背光模組上。 15. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中 各該畫素區之液晶分子為負型液晶分子。 16. —種液晶顯示裝置，具有多個畫素區，該液晶顯示 裝置包括： 一第一基板，具有多個晝素電極，其中各該晝素電極 分別位於該些畫素區其中之一，且各該晝素電極具有多個 第一狹縫，該些第一狹缝是沿一第一方向延伸； 一第二基板，具有一共用電極與一配向層，其中該配 向層覆蓋該共用電極；以及 一液晶層，配置於該第一基板的該些畫素電極與該第 二基板的該配向層之間，其中該配向層對該液晶層進行配 向，且該配向層使該液晶層之液晶分子沿一第二方向預 傾，該第一方向實質上垂直該第二方向。 17. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示裝置，其 中該液晶層靠近該配向層之液晶分子的長轴與該第二基板 之法線方向之間的夾角為0-15度。 18. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示裝置，其 中各該晝素電極更具有一第二狹縫，連接該些第一狹縫。 19. 如申請專利範圍第18項所述之液晶顯示裝置，其 中各該晝素電極之該第二狹縫是連接該些第一狹縫的中間 部分。 20. 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示裝置，其 18 1356247 100-06-21 中各該第—狹縫之末端至該第二狹縫的距離為1()_35微 21.如申响專利範圍第18項所述之液晶顯示裝 1 中該第二狹縫之寬度、各該第—狹縫之寬度以及任ς 之该些第一狹縫間的距離分別為1-6微米。 範圍第18項所述之液晶顯示裝置，其 中°亥第—狹縫之延伸方向實質上垂直該第一方向。
23. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯 中各該第-狹縫之寬度以及任二轉之該㈣_ = _ 距離分別為1-6微米。 狹縫間的 24. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示裝置， 包括Γ第一偏振片與一第二偏振片，分別配置於該第一美 板與該第二基板遠離該液晶層之表面上。 土 上25.如申請專利範圍第24項所述之液晶顯示裝置，1 :該第-偏振片與該第二偏振片之偏振方向實質上互相^
月《 〇 」6.如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示裝置，i 中该第一基板為主動元件陣列基板。 八 27.如申請專利範圍第26項所述之液晶顯示裝置，盆 中該第-基板更具有多個彩色絲膜，分驗於該此金^ 區。 —旦糸 > 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示裝置，其 中該第二基板更具有多個彩色航膜，分別位此全^ 區。 二里糸 19 1356247 100-06-21 29. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示裝置，更 包括一背光模組，而該第一基板、該第二基板以及該液晶 層配置於該背光模組上。 30. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示裝置，其 中各該晝素區之液晶分子為負型液晶分子。
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