TWI519877B - 顯示面板 - Google Patents

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TWI519877B
TWI519877B TW103132608A TW103132608A TWI519877B TW I519877 B TWI519877 B TW I519877B TW 103132608 A TW103132608 A TW 103132608A TW 103132608 A TW103132608 A TW 103132608A TW I519877 B TWI519877 B TW I519877B
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楊清喆
高振寬
劉桂伶
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Description

顯示面板
本揭露內容是有關於一種顯示面板，且特別是有關於一種具有良好光穿透度的顯示面板。
液晶顯示器已被廣泛地應用在各式電子產品，如手機、筆記型電腦(notebook)及平板電腦(Tablet PC)等，而且隨著大尺寸平面顯示器市場的快速發展，具有輕量化與薄型化特性的液晶顯示器更是扮演著相當重要的角色，進而逐漸取代陰極射線管(CRT)顯示器成為市場主流。
並且，畫素尺寸的縮小與提高畫面解析度已經成為目前既定的趨勢。然而，畫素尺寸縮小及每英吋畫素數目(ppi)之提升也容易衍生新的問題而影響顯示品質的問題。因此，如何提供一種具有良好顯示品質之液晶顯示面板，乃為相關業者努力之課題之一。
本揭露內容係有關於一種顯示面板。實施例之顯示面板中，當施加一最大電壓於顯示面板，液晶層於第一象限的平均方位角(Azimuthal Angle)於特定範圍時，可有效提升顯示面板的整體光穿透率。
根據本揭露內容之一實施例，係提出一種顯示面板。顯示面板包括一第一偏光板、一第二偏光板、一第一基板、一第二基板、一液晶層以及一畫素陣列。第二偏光板設置於第一偏光板上，第一基板設置於第一偏光板與第二偏光板之間，第二基板設置於第一基板與第二偏光板之間，液晶層設置於第一基板與第二基板之間，畫素陣列設置於第一基板上，並包含至少一畫素區，一畫素電極設置於畫素區中。畫素電極包括一第一主幹電極、一第二主幹電極及複數個分支電極。第一主幹電極與第二主幹電極係實質上垂直相交以將畫素區定義出一第一象限、一第二象限、一第三象限和一第四象限。此些分支電極分別與第一主幹電極或第二主幹電極連接。當施加一最大電壓於顯示面板，液晶層於第一象限具有一平均方位角(Azimuthal Angle，ψ)，且B1<y1<A1，A1=0.0000025x3-0.0013716x2+0.1847682x+41.6722409，B1=-0.00001x3+0.003335x2-0.387814x+52.96697，其中y1係為平均方位角(ψ)，x係為顯示面板之每英吋畫素數目(ppi)。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
100‧‧‧顯示面板
110‧‧‧第一偏光板
120‧‧‧第二偏光板
130‧‧‧第一基板
140‧‧‧第二基板
150‧‧‧液晶層
151‧‧‧液晶分子
169‧‧‧畫素陣列
161‧‧‧第一主幹電極
163‧‧‧第二主幹電極
165‧‧‧分支電極
165-1‧‧‧第一分支電極
160A‧‧‧畫素區
160‧‧‧畫素電極
170‧‧‧第一配向層
181‧‧‧遮光層
182‧‧‧彩色濾光層
183‧‧‧間隔元件
184‧‧‧平坦層
185‧‧‧保護層
190‧‧‧連接孔
260‧‧‧對側電極
270‧‧‧第二配向層
300‧‧‧框膠
D1‧‧‧第一象限
D2‧‧‧第二象限
D3‧‧‧第三象限
D4‧‧‧第四象限
DL1、DL2‧‧‧資料線
DR1‧‧‧第一方向
DR2‧‧‧第二方向
M1、M2‧‧‧金屬走線
S1‧‧‧第一暗紋
S2‧‧‧第二暗紋
S501~S505、S601~S605‧‧‧曲線
SL1、SL2‧‧‧掃描線
θ‧‧‧暗紋角度
TFT‧‧‧薄膜電晶體元件
第1圖繪示本揭露內容一實施例之顯示面板之剖面示意圖。
第2圖繪示本揭露內容一實施例之部分畫素陣列之俯視示意圖。
第3圖繪示本揭露內容一實施例之液晶層之液晶分子於施加 電壓情況下的扭轉情形之俯視示意圖。
第4圖繪示本揭露內容一實施例之顯示面板之顯示的暗紋之俯視示意圖。
第5圖繪示本揭露內容一實施例之顯示面板之液晶層的平均方位角(ψ)相對於每英吋畫素數目之關係。
第6圖繪示本揭露內容一實施例之顯示面板之暗紋角度相對於每英吋畫素數目之關係。
根據本揭露內容之實施例，當施加一最大電壓於顯示面板，液晶層於第一象限的平均方位角於特定範圍時，可有效提升顯示面板的整體光穿透率。以下係參照所附圖式詳細敘述本揭露內容之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，實施例所提出的細部結構僅為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些結構加以修飾或變化。
第1圖繪示本揭露內容一實施例之顯示面板100之剖面示意圖。如第1圖所示，顯示面板100包括一第一偏光板110、一第二偏光板120、一第一基板130、一第二基板140、一液晶層150。第二偏光板120設置於第一偏光板110上。第一基板130設置於第一偏光板110與第二偏光板120之間，第二基板140設置於第一基板130與第二偏光板120之間。液晶層150設置於第一基板130與第二基板140之間，一畫素陣列169(第1圖 末示)設置於第一基板130上，並包含至少一畫素區160A。
第2圖繪示本揭露內容一實施例之部分畫素陣列之俯視示意圖。如第2圖所示，顯示面板100包括一畫素電極160，畫素電極160設置於畫素區160A中。畫素電極160包括一第一主幹電極161、一第二主幹電極163及複數個分支電極165。第一主幹電極161與第二主幹電極163係實質上垂直相交以定義出畫素區160A的一第一象限D1、一第二象限D2、一第三象限D3和一第四象限D4。此些分支電極165分別與第一主幹電極161或第二主幹電極163連接。本實施例中，係以四個象限為例，然第一主幹電極161或第二主幹電極163定義出來的畫素區160A之象限數目並不以此為限。畫素區160A可對應彩色濾光層(未繪示於第2圖中)中的紅色濾光層或是綠色濾光層或是藍色濾光層部分。畫素電極160係經由一連接孔(Contact Hole)(未繪示於第2圖中)與資料線電性連接，且係透過一掃描線控制一薄膜電晶體元件(未繪示於第2圖中)通道之開啟或關閉，並進而控制資料線與畫素電極160之電性連接之開關，其中資料線可為第2圖中的資料線DL1或資料線DL2，而控制薄膜電晶體元件開關之掃描線，可為第2圖中的掃描線SL1或掃描線SL2，端視設計之需求，亦即本實施例並不限至畫素電極160與資料線和掃描線之連接位置。
如第1圖所示，實施例中，顯示面板100更可包括一第一配向層170、至少一保護層185、一平坦層184、一連接孔190、一薄膜電晶體元件TFT及複數條金屬走線M1、M2、一對側電極260、一第二配向層270。金屬走線M1、M2位於第一基 板130上，保護層185至少覆蓋部分金屬走線M1、M2。第一配向層170位於第一基板130上且位於保護層185上，第二配向層270位於第二基板140上。對側電極260位於第二基板140上，對側電極260可為全面電極或圖案化電極，端視設計需求。實施例中，畫素電極160係經由連接孔190與金屬走線M2(資料線)電性連接，且係透過金屬走線M1(掃描線)控制薄膜電晶體元件TFT之通道的開啟與關閉，進而控制金屬走線M2(資料線)與畫素電極160之電性連接之開關。
如第1圖所示，實施例中，顯示面板100更可包括一遮光層181、彩色濾光層182和/或數個間隔元件183。實施例中，遮光層181例如是黑矩陣(black matrix，BM)，黑矩陣位於第二基板140上。彩色濾光層182位於第二基板140上。於其他實施例中，彩色濾光層182可位於第一基板130上(Color Filter on Array)，彩色濾光層可設置於平坦層184的位置，而第二基板140上則無需設置彩色濾光層。間隔元件183位於第一基板130與第二基板140之間，且用於提供一間隙以設置液晶層150。
第3圖繪示本揭露內容一實施例之液晶層150之液晶分子151於施加電壓情況下的排列情形之俯視示意圖。實施例中，金屬走線M1例如可包括掃描線SL1和掃描線SL2，金屬走線M2例如可包括資料線DL1和資料線DL2。如第2~3圖所示，第一象限D1係指掃描線SL1與資料線DL2與兩個主幹電極圍起來之間的區域，第二象限D2係指掃描線SL1與資料線DL1與兩個主幹電極圍起來之間的區域，第三象限D3係指掃描線SL2與資料線DL1與兩個主幹電極圍起來之間的區域，而第四象限D4 係指掃描線SL2與資料線DL2與兩個主幹電極圍起來之間的區域。請同時參照第1~3圖，當施加一最大電壓於顯示面板100，液晶層150於第一象限D1具有一平均方位角(Azimuthal Angle，ψ)，且B1<y1<A1。其中，A1=0.0000025x3-0.0013716x2+0.1847682x+41.6722409，B1=-0.00001x3+0.003335x2-0.387814x+52.96697。其中，y1表示平均方位角(ψ)，x表示顯示面板100之每英吋畫素數目(ppi)。需注意的是，由於液晶層150中的位於不同位置的液晶分子可能具有不同的方位角，因此本文所述的平均方位角是表示開口區其中一個象限中的所有液晶分子的方位角的平均值，當該象限之平均方位角符合上述範圍時，該象限具有相對較大之穿透率。該平均方位角係指液晶分子於投影至基板平面時，與次畫素短邊方向所夾之銳角。
一實施例中，液晶層150於第一象限D1中的平均方位角(ψ)也可以下列關係式表示：B2<y1<A2，A2=-0.00000093x3-0.00017278x2+0.05904418x+44.24138021，B2=-0.000009x3+0.003155x2-0.345833x+52.230081。其中，y1表示平均方位角(ψ)，x表示顯示面板100之每英吋畫素數目(ppi)。
一實施例中，液晶層150於第一象限D1中的平均方位角(ψ)也可以下列關係式表示：y1=-0.000007 x3+0.002039 x2-0.188458x+49.22998。其中，y1表示平均方位角(ψ)，x表示顯示面板100之每英吋畫素數目(ppi)。
於一些實施例中，x係為約34~200，y1係為約37~46度。
第4圖繪示本揭露內容一實施例之顯示面板100之 顯示的暗紋之俯視示意圖。請同時參照第1~2和4圖。當一光線通過顯示面板100，第一偏光板110之一吸收軸或穿透軸對應一第一暗紋S1，第一象限D1之多個分支電極165之其中之一第一分支電極165-1對應一第二暗紋S2。於此實施例中，第一暗紋S1係實質平行於次畫素之短邊方向。如第4圖所示，第一暗紋S1沿一第一方向DR1延伸，第二暗紋S2沿一第二方向DR2延伸，第二方向DR2與第一方向DR1之間形成至少一暗紋角度θ。其中，暗紋角度θ例如是大於或等於40度且小於或等於70度。
實施例中，暗紋角度θ可以下列關係式表示：E1<y2<C1，其中C1=-0.0000088x3+0.003137x2-0.174696x+51.88564，E1=-0.0000091x3+0.0030904x2-0.2500348x+46.9036489，其中y2表示暗紋角度θ，x表示顯示面板100之每英吋畫素數目(ppi)。
一實施例中，暗紋角度θ也可以下列關係式表示：E2<y2<C2，C2=-0.0000088x3+0.00313x2-0.185729x+50.561052，E2=-0.0000091x3+0.0030973x2-0.2390017x+47.5311601，其中y2表示暗紋角度θ，x表示顯示面板100之每英吋畫素數目(ppi)。
於一些實施例中，x係為約34~200，y2係為約40~70度。
一實施例中，液晶層150於第一象限D1中的暗紋角度θ也可以下列關係式表示：y2=-0.0000086x3+0.0029697x2-0.1938217x+48.3167928。其中，y2表示暗紋角度θ，x表示顯示面板100之每英吋畫素數目(ppi)。
於一些實施例中，x係為約34~200，y2係為約40~61度。
實施例中，第一主幹電極161係實質上平行於第一偏光板110之吸收軸，第二主幹電極163係實質上平行於第一偏光板110之穿透軸。於一實施例中，第一偏光板110之吸收軸與第一主幹電極161夾角約0~2度，第一偏光板110之穿透軸與第二主幹電極163夾角約0~2度。於其他實施例中，第一偏光板110與第二偏光板120之吸收軸與穿透軸亦可同時對調。
換言之，實施例中，第一暗紋S1係實質上平行於第一主幹電極161，第一分支電極165-1係實質上平行於第二暗紋S2，而第一偏光板110之吸收軸係實質上平行於第一暗紋S1。
需注意的是，本文所指的「實質上平行於」表示基本上平行但仍具有緩衝的對位偏差角度。舉例而言，第一偏光板110之吸收軸和第一主幹電極161可具有對位偏差角度係約±0~2度。
以下係就實施例作進一步說明，以說明本揭露內容之顯示面板100的特性。
表1列示當分支電極165與第一主幹電極161之夾角為45度時，顯示面板100之每英吋畫素數目(ppi)與液晶層150的平均方位角(ψ)的關係之模擬結果。
由表1之模擬結果可看出，當畫素寬度(也就是畫素 的尺寸)越小、而每英吋畫素數目(ppi)越高的狀況下，液晶層150受到邊際電場影響，而造成液晶層150的平均方位角(ψ)的偏移量越大，這同時會造成顯示面板100的光穿透率下降。
本文所述的邊際電場泛指單一象限周圍之金屬線路與主幹電極造成的電場影響，舉例而言，如第2圖所示，以第一象限D1為例，其第一象限D1係受到資料線DL2和掃描線SL1以及第一主幹電極161和第二主幹電極163所形成之邊際電場所影響。換言之，以單一個象限來看，就是該象限之四個邊緣都有可能受到邊際電場的影響。
表2列示經由改變分支電極165與第一主幹電極161之夾角來調整液晶層150的平均方位角(ψ)後，液晶層150的平均方位角(ψ)和顯示面板100的光穿透率增益值之關係。其中，令顯示面板100的每英吋畫素數目(ppi)為157，且令分支電極165與第一主幹電極161之夾角為45度的光穿透率具有的增益值為0做為基準。
由表2的模擬結果可看出，當分支電極165與第一主幹電極161之夾角為60度時，液晶層150的平均方位角(ψ)達 到最佳的校正效果，可調整至45.17度。並且，相較於分支電極165與第一主幹電極161之夾角為60度的實施例之光穿透率，液晶層150的平均方位角(ψ)係45.17度時具有最佳的光穿透率增益值，其整體液晶效率獲得良好的提升。
第5圖繪示本揭露內容一實施例之顯示面板100之液晶層150的平均方位角(ψ)相對於每英吋畫素數目(ppi)之關係。其中，曲線S501之光穿透率增益值係為最佳，曲線S502和曲線S503之光穿透率增益值相較於曲線S501之光穿透率增益值係減少1%，而曲線S504和曲線S505之光穿透率增益值相較於曲線S501之光穿透率增益值係減少2%。舉例而言，當ppi=157，顯示面板100的最佳光穿透率增益值為3.61%(S501曲線)，次佳的光穿透率增益值為2.61%(曲線S502和曲線S503)，而更次佳的光穿透率增益值為1.61%(曲線S504和曲線S505)。然而，需注意的是，當ppi改變時，最佳光穿透率增益值亦可能隨之改變，也就是說，曲線S501上的各個點之模擬出來的光穿透率增益值不一定均為3.61%。
表3列示第5圖之曲線S501~曲線S505之數據。其中，前述之液晶層150於第一象限D1中的平均方位角(ψ)的關係式(例如A1、A2、B1、B2等)係經由表3的數據計算而得。
第6圖繪示本揭露內容一實施例之顯示面板100之暗紋角度θ相對於每英吋畫素數目(ppi)之關係。其中，曲線S601之光穿透率增益值係為最佳，曲線S602和曲線S603之光穿透率增益值相較於曲線S601之光穿透率增益值係減少1%，而曲線S604和曲線S605之光穿透率增益值相較於曲線S601之光穿透率增益值係減少2%。舉例而言，當ppi=157，顯示面板100的最佳 光穿透率增益值為3.61%(S601曲線)，次佳的光穿透率增益值為2.61%(曲線S602和曲線S603)，而更次佳的光穿透率增益值為1.61%(曲線S604和曲線S605)。然而，需注意的是，當ppi改變時，最佳光穿透率增益值亦可能隨之改變，也就是說，曲線S601上的各個點之模擬出來的光穿透率增益值不一定均為3.61%。
表4列示第6圖之曲線S601~曲線S605之數據。其中，前述之暗紋角度θ的關係式(例如C1、C2、E1、E2等)係經由表4的數據計算而得。
表5列示根據表3~表4之數據的角度偏移之整理。可以發現，平均方位角與45°的角度差值大部分有隨著每英吋畫素數目(ppi)越大而越大之趨勢。
隨著畫面解析度越高而畫素的尺寸越小，資料線、掃描線與十字狀的主幹電極產生的邊際電場對各象限之影響佔的比重便越重。如果只著重於單一象限的中心區域的光穿透率，而將平均方位角(ψ)角度一律調整到45度，那麼靠近象限邊緣區 域的光穿透率會非常差；並且，在畫素的尺寸越小、而邊際電場影響區域佔整個象限區域的比重越來越大的情況下，顯示面板的整體平均光穿透率便會大幅下降。
因此，根據本揭露內容之實施例，隨著每英吋畫素數目(ppi)越大，而畫素尺寸越小，經由適當調整平均方位角(ψ)和/或暗紋角度(而非固定設計在45度)，可以達到提升顯示面板100的整體平均光穿透率之效果。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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。
S501~S505‧‧‧曲線

Claims (11)

  1. 一種顯示面板，包括：一第一偏光板；一第二偏光板，設置於該第一偏光板上；一第一基板，設置於該第一偏光板與該第二偏光板之間；一第二基板，設置於該第一基板與該第二偏光板之間；一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間；以及一畫素陣列，設置於該第一基板上，並包含至少一畫素區，一畫素電極設置於該畫素區中，該畫素電極包括：一第一主幹電極；一第二主幹電極，該第一主幹電極與該第二主幹電極係實質上垂直相交以將該畫素區定義出一第一象限、一第二象限、一第三象限和一第四象限；及複數個分支電極，該些分支電極分別與該第一主幹電極或該第二主幹電極連接；其中，當施加一最大電壓於該顯示面板，該液晶層於該第一象限具有一平均方位角(Azimuthal Angle，ψ)，且B1<y1<A1，A1=0.0000025x3-0.0013716x2+0.1847682x+41.6722409，B1=-0.00001x3+0.003335x2-0.387814x+52.96697，其中y1係為該平均方位角(ψ)，x係為該顯示面板之每英吋畫素數目(ppi)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中，B2<y1<A2，A2=-0.00000093x3-0.00017278x2+0.05904418x+44.24138021，B2 =-0.000009x3+0.003155x2-0.345833x+52.230081。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該平均方位角(ψ)與該顯示面板之每英吋畫素數目係以以下關係式表示：y1=-0.000007x3+0.002039x2-0.188458x+49.22998。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中x係為約34~200，y1係為約37~46度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中當一光線通過該顯示面板，該第一偏光板之一吸收軸對應一第一暗紋，該第一象限之該些分支電極之其中之一第一分支電極對應一第二暗紋，該第一暗紋沿一第一方向延伸，該第二暗紋沿一第二方向延伸，該第二方向與該第一方向之間形成至少一暗紋角度，其中，該暗紋角度係大於40度且小於或等於70度，且E1<y2<C1，其中C1=-0.0000088x3+0.003137x2-0.174696x+51.88564，E1=-0.0000091x3+0.0030904x2-0.2500348x+46.9036489，其中y2係為該暗紋角度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示面板，其中，E2<y2<C2，C2=-0.0000088x3+0.00313x2-0.185729x+50.561052，E2=-0.0000091x3+0.0030973x2-0.2390017x+47.5311601。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之顯示面板，其中x係為約 34~200，y2係為約40~61度。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之顯示面板，其中該第一偏光板之該吸收軸係實質上平行於該第一暗紋，該第一分支電極係實質上平行於該第二暗紋。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之顯示面板，其中該第一暗紋係實質上平行於該第一主幹電極。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示面板，其中該第一偏光板之該吸收軸和該第一主幹電極之夾角為0~2度。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一主幹電極係實質上平行於該第一偏光板之一吸收軸，該第二主幹電極係實質上平行於該第一偏光板之一穿透軸。
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