TWI439776B

TWI439776B - 液晶顯示裝置

Info

Publication number: TWI439776B
Application number: TW099141531A
Authority: TW
Inventors: Chien Ta Liao; Chun Yi Huang
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2014-06-01
Also published as: US20120133869A1; TW201222112A

Description

液晶顯示裝置

本發明係關於一種液晶顯示裝置，特別係關於一種可改善顯示器上影像殘留之液晶顯示裝置。

由於液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display,LCD)具有輕薄及低功率耗損等優點，近年來，已廣泛地被應用於各類電子產品中，例如：筆記型電腦、行動電話、數位相機、投影機、掌上型裝置及隨身聽裝置等多種產品。

一般而言，液晶顯示裝置係由二玻璃基板所構成，二玻璃基板中再注入液晶層。液晶層中包含液晶分子，而玻璃基板上則設置有複數條資料線與複數條掃描線，及複數個由資料線與掃描線交錯而形成的像素區。由於液晶分子中具有許多離子，例如自由離子(free ions)、離子對(ion pair)、帶電粒子(particle)等。當施加一外加電壓於液晶分子後，正、負離子電荷會移動至兩側堆積，形成電子雙層(electric double layer，EDL)，而產生一內建電場，逐漸影響外加電場，因而造成影像殘留(Image Sticking)之問題。

請參考第一圖，係顯示先前技術之液晶顯示器100之結構剖面示意圖。如圖所示，二玻璃基板G1、G2間之液晶層L中，除了包含有液晶分子LC外，許多自由離子(free ions)、離子對(ion pair)、粒子(particle)等各種雜質D存在於此液晶層L。請同時搭配參考第二圖，第二圖係顯示先前技術之液晶顯示器100於顯示畫面時，液晶分子LC受電場影響過程示意圖，各過程示意圖之上方代表電場大小，下方表示液晶分子LC之旋轉角度。

如第二圖所示，於顯示畫面時，步驟1外加電壓將被施加於二玻璃基板G1、G2之間以形成外加電場Vapp使得液晶分子LC受到電場作用而轉向。步驟2在電場作用下，正、負離子逐漸往兩側移動，而產生內建電場Veff。隨著內建電場Veff逐漸增加，而影響到外加電場Vapp。同時，各種離子D也會因為本身之電性，隨著電場的方向移動，逐漸堆積於兩側之配向膜P1、P2，因此帶有相反電性的離子D皆群聚於相異側，而形成電子雙層(electric double layer)DL，如步驟2。接著，步驟3係隨著施加電壓時間越長，離子效應影響會慢慢增加，液晶分子LC受到電場效應會逐漸減少，而回復至初始狀態。

步驟4，當施加電壓移除後，原受到電場E影響之各種離子逐漸由配向膜P1、P2往反方向移動，同時產生一內建電場Veff，此時液晶分子LC仍受到電場效應。由於離子D移動速度較慢，當電場E消失後，離子D無法立即回復原來常態分布的狀態，故而，分別聚於兩側之正、負電之離子D便會使得原本應該因電場E消失而回到預定位置之液晶分子LC受到影響，而無法回到預定位置。步驟5，隨著時間的增加，正、負離子逐漸中和，使等效電場下降。最終，如步驟6達成平衡後電場為零。

具體而言，理想狀況下的液晶分子LC應僅受到電場E之影響而產生轉向，然而實際上，因有離子D產生之離子效應，而具有等同電場之作用，當電場E消失後，離子D產生之電場仍未消失，液晶分子LC便無法順利轉動到預定位置，因此產生了影像殘留的現象，而造成顯示畫面之不均勻的情況。

由先前技術可知，影像殘留之主要成因係來自於液晶分子中之離子堆積，液晶分子中的離子來源除了上述之液晶分子之離子外，離子來源亦包含框膠(sealant)尚未硬化完全時與液晶層接觸所產生的離子污染。

中華民國專利案TWI315861係揭露一種改善影像殘留之顯示方法，其係利用施加一高電壓於液晶顯示器之數條資料線，以吸附通過上述資料線之離子，用以減低明顯的影像殘留的現象。然而，此一先前技術所採方法，雖可降低影像殘留之現象，然因其利用施加一高電壓於每條資料線上，游離離子依然吸附於顯示區中，故此方法仍無法完全解決影像殘留之問題，甚而，附加之高電壓亦可能對顯示區內之電性產生影響，反而影響顯示畫面品質。因此，亟需一種可改善顯示器上影像殘留之液晶顯示裝置，且僅需利用簡單之結構改良，以有效的減少影像殘留或燒付之現象。

本發明之一目的係為提供一種可有效解決影像殘留或燒付現象之液晶顯示裝置，減少因液晶層中之離子堆積，而產生之影像殘留的問題。

本發明之另一目的係提供一種液晶顯示裝置，可有效解決先前技術之影像殘留之問題，但不影響顯示特性。

為了達到上述之目的，本發明係提供一種液晶顯示裝置，其包含一第一玻璃基板及一第二玻璃基板；一液晶層，係設置於所述之第一玻璃基板及第二玻璃基板之間；一彩色濾光片設置於第一玻璃基板之上，其包含一黑色矩陣(Black Matrix)區域及畫素區域；一透明電極，係設置於所述彩色濾光片與液晶層之間；複數個畫素電極設置於所述第二玻璃基板上；以及至少一導電圖案，係設置於第二玻璃基板之非顯示區域上。另外，本發明之裝置更包含一偏壓導線，係電性連接至所述導電圖案，用以提供一不同於透明電極之直流電壓。本發明之一些實施例中，導電圖案係設置於液晶顯示裝置之非顯示區域，但並不以此為限。於本發明之較佳實施例中，該導電圖案設置位置與顯示區域之距離大於所述之液晶層之間隙(Cell Gap)。

本發明揭露一種液晶顯示裝置，包含一第一玻璃基板，一彩色濾光片設置於第一玻璃基板上，彩色濾光片包含畫素區域及黑色矩陣區域，其中畫素區域包含分離之複數個子畫素，黑色矩陣區域係設置於複數個子畫素間。一透明電極，覆蓋於複數個子畫素上及黑色矩陣區域，其中透明電極包含開孔用以曝露位於子畫素間的黑色矩陣區域。一第二玻璃基板，其中第二玻璃基板係包含複數個畫素電極設置於其上；以及一液晶層，係設置於第一玻璃基板及第二玻璃基板之間。一偏壓導線耦合於黑色矩陣區域，以提供異於透明電極之電壓，俾以產生橫向電場以吸附離子。

本發明揭露一種彩色濾光片，包含畫素區域及黑色矩陣區域，其中該畫素區域包含分離之複數個子畫素，黑色矩陣區域係設置於複數個子畫素間；及一透明電極，覆蓋於複數個子畫素上及黑色矩陣區域，其中透明電極包含開孔用以曝露位於所述複數個子畫素間的黑色矩陣區域，其中於操作時，黑色矩陣區域之電壓異於該透明電極之電壓，俾以產生橫向電場以吸附離子，其中該開孔係沿源極線形成。

如上所述，本發明所提供之液晶顯示裝置僅需於結構內設置一獨立可導電圖案，並給予一不同於Vcom之直流電壓，以產生微弱之電場，可將離子吸附於非顯示區，且利用黑色矩陣之遮光效果，因而可有效減少影像殘留之現象，且不影響顯示效果。如上述所揭露之裝置結構所示，本發明可有效改善影像殘留現象，因而可有效降低生產成本，並提高產品良率。

這些優點可從以下較佳實施例之敘述並伴隨後附圖式及申請專利範圍將使讀者得以清楚了解本發明。

本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述，而此類敘述係解釋本發明之結構及程序，只用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之較佳實施例之外，本發明亦可廣泛實行於其他實施例。

現將描述本發明之細節，其包括本發明之實施例。參考附圖及以下描述，相似參考標號用於識別相同或功能上類似之元件，且期望以高度簡化之圖解方式說明實施例之主要特徵。此外，附圖並未描繪實際實施例之每一特徵，所描繪之圖式元件係皆為相對尺寸而非按比例繪製。

本發明係揭露一種液晶顯示裝置，利用於非顯示區內設置一獨立可導電圖案，並給予一不同於Vcom之直流電壓，以產生微弱之直流電場，可將離子吸附於非顯示區，且利用黑色矩陣之遮光效果，因而可有效減少影像殘留之現象，且不影響顯示效果。一般液晶顯示裝置製作時，為避免漏光，將在非顯示區域，或各子畫素R、G、B間之空隙預留空間，製作黑色矩陣區域。本發明所揭露之液晶顯示裝置，係利用在黑色矩陣區域內，以非顯而易見之方式製作導電圖案，並提供一不同於Vcom之直流電壓，即可有效改善影像殘留現象，可有效降低生產成本，並提高產品良率。

請參閱第三圖與第四圖，第四圖為第三圖之A-A’截面圖，係顯示本發明之液晶顯示裝置200之結構示意圖。以第三圖之上視圖而言，液晶顯示裝置200包含彩色濾光片204，大部分區域設置於顯示區域AA。顯示區域AA外側為非顯示區域DA，黑色矩陣區域2041係配置於顯示區域AA之各子畫素間及最外側子畫素之外緣，以及非顯示區DA。一導電圖案207配置於非顯示區域DA之黑色矩陣區域2041內，亦環繞於上述之非顯示區域DA。而本發明較佳實施例中，本顯示裝置更包含偏壓導線208，係電性耦合至所述導電圖案207，用以提供不同於透明電極205之Vcom電壓的直流電壓。其中本實施例之偏壓導線208係可連接至液晶顯示裝置200之驅動IC 209，以提供直流電壓。

第四圖係顯示本發明之液晶顯示裝置200之A-A’截面圖。所述之液晶顯示裝置200之結構係依序包含第一玻璃基板201、彩色濾光片204、透明電極205、液晶層203、複數個畫素電極206、導電圖案207，及第二玻璃基板202。其中，彩色濾光片204設置於第一玻璃基板201上，其包含黑色矩陣區域2041及畫素區域2042，而透明電極205係設置於彩色濾光片204之一側，使得彩色濾光片204配置於透明電極205與第一玻璃基板201間。一液晶層203配置於透明電極205之一側，俾使透明電極205介於彩色濾光片204與液晶層203之間。複數個畫素電極206係設置於第二玻璃基板202上，且各畫素電極206之間具有間隙，而導電圖案207係設置於第二玻璃基板202之非顯示區DA上，環繞顯示區AA而形成封閉之環狀線路。於其他實施例中，導電圖案207亦可為斷開式之線路，但要分別於各段線路設置偏壓導線208。本發明一實施例中，所述之液晶顯示裝置200之結構更包含一框膠210設置於第一玻璃基板201與第二玻璃基板202之間，用以黏合第一玻璃基板201與第二玻璃基板202。

本發明實施例中，所述之彩色濾光片204包含黑色矩陣區域2041及畫素區域2042。如第四圖所示，畫素區域2042一般可包含三個子畫素，分別為紅子畫素R、綠子畫素G及藍子畫素B，每一子畫素依序排列設置於第一玻璃基板201。另外，為了提升液晶顯示裝置之對比度，防止漏光與遮掩因液晶顯示裝置於顯示時所造成的斜漏光等不良現象，會於彩色濾光片204中製作黑色矩陣區域2041，以避免上述漏光所造成之不良現象。黑色矩陣區域2041係配置於畫素區域2042之各子畫素R、G、B間及最外側子畫素之外緣，以及非顯示區DA。於一具體實施例中，黑色矩陣區域2041會重疊配置於各子畫素之一部分。黑色矩陣區域2041之材料包含鉻膜(Cr)、鎳膜(Ni)與黑色樹脂，或其他可替代使用之材料。

透明電極205係設置於彩色濾光片204之一側，介於彩色濾光片204與液晶層203之間，用以傳輸液晶顯示裝置的共同(Common)訊號。通常透過透明電極205傳導Vcom電壓，以提供液晶顯示裝置200之穩定的參考電壓。

當提供透明電極205Vcom電壓後，將在第一玻璃基板201與第二玻璃基板202間形成一電場，因而使得液晶層203內之游離離子受Vcom電壓形成之電場影響，分別向第一玻璃基板201與第二玻璃基板202堆積，進而產生影像殘留之問題。因此，在本實施例中，液晶顯示裝置200包含一導電圖案207，其設置於第二玻璃基板202之非顯示區域(DA)上，同時導電圖案207電性耦合電壓異於Vcom電壓之外加直流電壓，基於此外加電壓值異於透明電極205之Vcom電壓值，故導電圖案207與透明電極205形成一電場，將離子吸附於其內，以減少離子在顯示區域所造成之影響，以消除影像殘留。

本發明之實施例中，可依據使用需求調整耦合於導電圖案207之直流電壓值，本發明之較佳實施例中，Vcom電壓差值約為0.1-0.3伏特(V)，而導電圖案207與對向透明電極20之電場壓差可設定為0.1-1伏特(V)。

如第四圖所示，本發明之液晶顯示裝置200包含利用在非顯示區域DA之黑色矩陣區域內製作導電圖案207，以消除漏光。在本發明之實施例中，導電圖案207係設置於非顯示區域DA，而本發明較佳實施例中，所述之導電圖案207與一顯示區域AA之距離d2大於所述液晶層203之間隙d1。同時請搭配參考第三圖，本實施例中，本裝置之結構更包含偏壓導線208，連接至所述導電圖案207，用以提供不同於透明電極205之Vcom電壓的直流電壓。其中，本實施例之偏壓導線208係可電性連接至液晶顯示裝置200之驅動IC，以提供直流電壓。

由於導電圖案207產生之電場可能影響顯示區域AA之畫素電極206，因此將導電圖案207設置於非顯示區域DA內。通常液晶層203之間隙d1約為3-4μm，而畫素電極206與導電圖案207間之距離d2約為3-6mm，由於導電圖案207設置位置與顯示區域AA之距離d2遠大於電場作用範圍，因此導電圖案207與畫素電極206間所產生之橫向電場極為薄弱，甚可忽略，故將不會影響顯示區域AA面內的液晶排列。另外，造成影像殘留現象之離子來源亦包含框膠210尚未硬化完全時與液晶層接觸所產生的離子污染，因此將導電圖案207設置於接近框膠210，更可有效解決框膠210所產生之離子污染。

本發明實施例中，所述之導電圖案207之材料包含各種金屬、合金、導電高分子或其他可導電之材料。所述之透明電極205之材料包含氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)，而畫素電極206之材料包含氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)，但不以此為限制。

請參閱第五圖與第六圖，係顯示本發明之液晶顯示裝置400之另一實施例的結構示意圖。本實施例係在源極線側(即，源極線所在基板)上緣之透明電極圖案製作開孔以曝露黑色矩陣。參閱第五圖，所述之液晶顯示裝置400之結構係依序包含第一玻璃基板401，彩色濾光片404設置於其上，其中所述彩色濾光片404包含畫素區域4042及黑色矩陣區域4041，在畫素區域4042上之各子畫素間相距一空隙，以及位於黑色矩陣區域4041之灰色矩陣圖案則配置於各子畫素間，亦即設置於複數個子畫素間之空隙。於一具體實施例中，黑色矩陣區域4041會重疊配置於各子畫素之一部分。透明電極405，係設置於畫素區域4042上；第二玻璃基板402包含複數個畫素電極406設置於其上，複數個畫素電極406之間具有空隙，畫素電極406之位置係對應於畫素區域4042之各子畫素之位置；以及一液晶層403，係設置於所述第一玻璃基板401及第二玻璃基板402 之間。本實施例中，所述之第一玻璃基板401、彩色濾光片404與第二玻璃基板402與第一實施例類似，對本領域中具有通常知識者而言係可輕易理解，故不贅述。本發明一實施例中，所述之液晶顯示裝置400之結構更包含一框膠410設置於第一玻璃基板401與第二玻璃基板402之間，用以黏合第一玻璃基板401與第二玻璃基板402。

本發明實施例之特徵之一係將源極線側上緣之透明電極圖案形成開孔以曝露黑色矩陣。同時於黑色矩陣區域4041輸入一與V-com不相同直流電壓，此時黑色矩陣區域4041與透明電極405間形成一橫向電場(如圖五、圖六所示)，用以吸附畫素內游離離子於源極線處黑色矩陣區域4041下，達到減輕影像殘留現象，因此處有黑色矩陣區域4041遮光，故不會影響面板品質。請搭配參考第六圖，其為第五圖液晶顯示裝置400之正面示意圖。由第六圖所示，基於透明電極405在源極側形成長條開孔圖案，故黑色矩陣區域4041被曝露，利於在黑色矩陣區域4041與透明電極405間形成橫向電場。本實施例中，本裝置之結構更包含偏壓導線408，係電性連接至所述黑色矩陣4041，用以提供異於透明電極405之Vcom電壓的直流電壓。其中，本實施例之偏壓導線408係可連接至液晶顯示裝置400之驅動IC 409，以提供直流電壓，在電性連接至印刷電路板(圖未繪示)。此時由於外加電壓值不同於透明電極405之Vcom電壓值，因而黑色矩陣區域4041與透明電極405之間形成一橫向電場，以吸附畫素區域4042內之游離離子，以消除影像殘留。本發明之實施例中，可依據需求而調整提供於黑色矩陣區域4041之直流電壓值。本實施例中，黑色矩陣區域之材料包含鉻(Cr)、鎳/鎢合金、鉻/氧化鉻(Cr/CrO)，或其他適用於黑色矩陣區域之可導電的材料。

本發明實施例中，所述之透明電極405之材料包含氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)，而畫素電極406之材料包含氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)，但不以此為限制。

如上所述，本發明所提供之液晶顯示裝置僅需於結構內設置一獨立可導電圖案或使黑色矩陣區域直接連接液晶層，並分別給予一不同於Vcom之直流電壓，以產生微弱之直流電場，可將離子吸附於非顯示區或遮光區，利用黑色矩陣之遮光效果，因而可有效減少影像殘留之現象，且不影響顯示效果。

上述敘述係為本發明之較佳實施例。凡熟悉此領域者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

100．．．先前技術之液晶顯示器

G1、G2．．．玻璃基板

P1、P2．．．配向膜

DL．．．電子雙層

L．．．液晶層

LC．．．液晶分子

D．．．雜質

E．．．電場

200．．．液晶顯示裝置

201．．．第一玻璃基板

202．．．第二玻璃基板

203．．．液晶層

204．．．彩色濾光片

2041．．．黑色矩陣區域

2042．．．畫素區域

205．．．透明電極

206．．．畫素電極

207．．．導電圖案

208．．．偏壓導線

209．．．驅動IC

210．．．框膠

R．．．紅光區域

G．．．綠光區域

B．．．藍光區域

AA．．．顯示區域

DA．．．非顯示區域

d1．．．液晶層間隙

d2．．．距離

400．．．液晶顯示裝置

401．．．第一玻璃基板

402．．．第二玻璃基板

403．．．液晶層

404．．．彩色濾光片

4042．．．畫素區域

4041．．．黑色矩陣區域

405．．．透明電極

406．．．畫素電極

408．．．偏壓導線

409．．．驅動IC

410．．．框膠

第一圖係顯示先前技術之液晶顯示器之結構剖面示意圖；

第二圖係顯示先前技術之液晶顯示器於顯示畫面時之示意圖；

第三圖係顯示本發明之液晶顯示裝置之結構示意圖；

第四圖係顯示本發明之液晶顯示裝置之正面示意圖；

第五圖係顯示本發明之液晶顯示裝置之另一實施例的結構示意圖；

第六圖係顯示本發明之液晶顯示裝置之另一實施例之正面示意圖。