CN101303502B - 光学补偿弯曲型液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学补偿弯曲型液晶显示器，包括像素电极、彩色滤光片、共用电极以及液晶层。像素电极制作于光学补偿弯曲型液晶显示器的第一基板上。彩色滤光片制作于光学补偿弯曲型液晶显示器的第二基板上。共用电极制作于彩色滤光片表面。液晶层位于像素电极与共用电极之间。第二基板表面具有阶梯状结构，可使液晶层中的液晶分子均匀且快速地自斜展状态扭转至弯曲状态。

Description

光学补偿弯曲型液晶显示器

本申请是2006年3月20日提交、题为“光学补偿弯曲型液晶显示器”的第200610068207.8号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明与一种光学补偿弯曲(optical compensated bend；OCB)模式液晶显示器(OCB mode LCD)有关，特别是一种能加速液晶分子从斜展(splay)状态转换到弯曲(bend)状态的显示器面板。

背景技术

液晶显示器由于具备了轻薄、省电、无辐射线等优点，而大量的应用于个人数字助理器(PDA)、笔记型电脑、数码相机、摄录影机、行动电话等各式电子产品中。再加上业界积极的投入研发以及采用大型化的生产设备，使液晶显示器的品质不断提升，且价格持续下降，更使得液晶显示器的应用领域迅速扩大。

为了进一步提高液晶层的反应速率并增广视角，目前液晶显示器制作中，针对液晶分子的材料特性，设计出三种主要的改善方式。这三种改善方式包括：(1)采用垂直配向(Vertical Alignment；VA)的液晶模式；(2)开发低粘度的液晶分子；以及(3)采用光学补偿弯曲(OCB)模式。

垂直配向的方式通过改变配向膜的表面形状，使液晶分子沿着配向膜表面排列分布，如此一来，当施加电压于像素电极(pixel electrode)时，液晶分子能迅速的转动而呈现垂直的排列。开发低粘度液晶材料的方式则是着眼于液晶反应时间与液晶分子的粘度呈现正比关；当液晶分子的粘度降低时，其反应时间便会缩短。

对采用OCB模式的液晶显示器而言，分布于上、下玻璃基板表面的液晶分子平行配向，但内层的液晶分子不扭曲，只是在一个平面内弯曲排列，此种排列方式会使光线产生双折射，是以加上双轴相位差膜(BiaxialRetardation Film)可补偿各个轴向的相差，并克服视角受到液晶分子倾斜造成光学特性变化的影响，因此可提供宽视角的效果。除此之外，由于OCB模式内的液晶分子只是弯曲排列，不用像TN模式的液晶分子一样，需要克服改变扭曲排列的回流(Backflow)延滞，因此采用OCB模式可使液晶显示器的反应时间缩减至1～10ms，远小于传统TN液晶模式的反应时间(约50ms)。

值得注意的是，尽管OCB模式的液晶显示器具有上述优点，但在应用上仍有许多缺陷。例如，现有的OCB模式液晶显示器往往需要一段较长的热机(warm-up)时间，才能使液晶层中的液晶分子由斜展(splay)状态转换到真正要进行操作的弯曲(bend)状态。请参照图1A与图1B，分别显示液晶分子10在斜展状态与弯曲状态下的排列情形。在共用电极12与像素电极14之间施加预定电压时，会驱使液晶分子10从图1A所示初始的斜展状态，经过扭转(twist)而排列成图1B所示的弯曲状态，以供显示画面用。

为了加速液晶分子由斜展状态转换到弯曲状态，目前的OCB模式液晶显示器设计中，往往会在液晶层两端的共用电极12与像素电极14间施加高电压，加速驱迫液晶分子的转动；但此种方法并无法均匀且快速的使整个显示器面板中液晶分子都立即达到所需的弯曲状态。在此情况下，显示器依旧无法正常地显示影像。

另外，为了在像素电极12与共用电极14之间产生一个较大跨压，需要改变显示面板的驱动晶片的高压工艺规格，或是变更整个像素的图案设计，而导致整体成本与设计难度的增加。因此，对此领域的设计业者或生产业者而言，尝试提供一种易于生产实作的显示面板设计，来加速OCB模式液晶显示器的液晶分子由斜展状态转移至弯曲状态，已成为相关人士所致力的方向。

发明内容

为此，本发明提出了一种光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示器，其中的液晶分子可迅速自斜展状态转移至弯曲状态，以进行影像显示的操作。

上述光学补偿弯曲型液晶显示器包括像素电极、彩色滤光片、共用电极以及液晶层。像素电极制作于光学补偿弯曲型液晶显示器的第一基板上。彩色滤光片制作于光学补偿弯曲型液晶显示器的第二基板上，并与前述像素电极上下相对。共用电极则制作于彩色滤光片表面。

液晶层位于像素电极与共用电极之间，当像素电极与共用电极两者之间产生电场时，液晶层中的液晶分子即受电场影响，由初始的斜展状态经过扭转而排列成弯曲状态。

而值得注意的是，上述第二基板表面设有阶梯状结构。通过此阶梯状结构的设置，可使得液晶分子在初始状态时，即与配向膜造成的配向方向夹有夹角，而保持在一个近似扭转的状态。并且，此阶梯状结构亦会影响像素单元里面的电场分布，使液晶分子受到此改变后的电场影响，而具有预倾角。

因此，当像素电极与共用电极之间产生电场时，液晶层中的液晶分子即可均匀且快速的自斜展状态扭转至弯曲状态。

为进一步彰显本发明的上述及其他优点，线配合附图作详细说明如后。

附图说明

图1A与图1B分别显示在光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示器中，液晶分子在斜展状态与弯曲状态下的排列情形。

图2为一光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示器第一实施例的剖面图。

图3A及图3B分别为本发明的第一实施例中，第二基板的俯视示意图，以及图3A中沿剖面线A-A’的剖面图。

图3C显示本发明的阶梯状结构于第二基板上分布设置的图案。

图4A及图4B分别为本发明的第二实施例中第二基板的俯视示意图，以及图4A中沿剖面线A-A’的剖面图。

图5A及图5B分别为本发明的第二实施例中第二基板的俯视示意图，以及图5A中沿剖面线A-A’的剖面图。

图5C显示本发明的阶梯状结构于第二基板上分布设置的另一图案。

【主要元件符号说明】

10液晶分子    23C1锯齿状图案

12共用电极    23C2连续齿状图案

14像素电极    24共用电极

20第一基板    25黑色矩阵

21第二基板    26凸起物

22像素电极    26a锯齿状图案

23彩色滤光片  26b连续齿状图案

23a色阻    S阶梯状结构

23b色阻    L液晶层

23C开口图案

具体实施方式

请参阅图2，其为光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示器2的第一实施例的剖面图。液晶显示器2由第一基板20与第二基板21上下重叠组装而成，并在第一基板20与第二基板21之间夹持有液晶层L。光学补偿弯曲型液晶显示器2还包括像素电极22、彩色滤光片23以及共用电极24。

如图2所示，像素电极22制作于光学补偿弯曲型液晶显示器的第一基板上。在一般的情况下，第一基板20上还会设有诸如扫描线、数据线、薄膜晶体管、共用线等元件，并且依据扫描线所输入的电信号来开启或关闭薄膜晶体管，使数据线上的电信号施加至像素电极22。

彩色滤光片23制作于光学补偿弯曲型液晶显示器的第二基板21上，并与前述像素电极22上下相对。

共用电极24制作于彩色滤光片23的表面。当像素电极22与共用电极24两者之间产生电场时，液晶层L中的液晶分子即受电场影响，由初始的斜展状态经过扭转而排列成弯曲状态。

值得注意的是，第二基板21表面处具有阶梯状结构S。通过阶梯状结构S的设置，可使液晶层L中邻近阶梯状结构S的液晶分子受到阶梯状结构S的影响，而使液晶分子的初始状态保持在一个容易快速扭转的斜展状态。此外，通过液晶分子之间的相互推挤，可将邻近阶梯状结构S的液晶分子的排列状态扩散至整个液晶层L中，使整个液晶层L中的每一个液晶分子都保持在容易快速扭转的状态；当像素电极22与共用电极24之间形成电场时，液晶层L中的液晶分子即可均匀且快速地自斜展状态扭转至弯曲状态。

以下将进一步说明上述阶梯状结构S。请一并参阅图3A及图3B，其分别根据本发明绘示第二基板的俯视示意图，以及图3A中沿剖面线A-A’的剖面图。

如图3B所示，在第二基板21上方制作有黑色矩阵(Black Matrix；BM)25，并在黑色矩阵25上方制作彩色滤光片23，使得黑色矩阵25位于第二基板21与彩色滤光片23之间。共用电极24则制作于彩色滤光片23上。

在共用电极24的表面设有凸起物26。在优选实施例中，凸起物26的分布图案如图3A的俯视图所示，其以锯齿状图案26a分布沿伸于共用电极24表面上，而在共用电极24的表面构成阶梯状结构S(图3B)。凸起物26可由有机材料或类似材料制成。

藉上述结构可使分布于凸起物26周边的液晶分子沿着凸起物26的表面形状排列，并使液晶分子的初始状态保持在容易快速扭转的斜展状态；同时，此种状态可扩散至整个液晶层中，使整个液晶层中的液晶分子皆保持在容易快速扭转的状态，进而缩短液晶分子自斜展状态转换至弯曲状态的时间。

需注意的是，凸起物26所构成的阶梯状结构S的分布设置方式并不限于前述锯齿状图案26a。举例而言，凸起物26所构成的阶梯状结构S的分布设置方式亦可如图3C所示，其中凸起物26以多段弯折的连续图案26b分布沿伸于共用电极24表面上。需注意的是，虽然图3C中的多段弯折的连续图案26b绘示成直角状的多段齿状弯折图案，但本发明的实施例实则涵盖非直角状的多段弯折图案或单段图案。

图4A为本发明的光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示器的第二实施例中的第二基板的俯视图。图4B为前述图4A中的第二基板沿剖面线A-A’的剖面图。

一般而言，彩色滤光片23具有多块色阻(例如红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻)，并通过不同颜色的色阻将光线过滤成所需的色光来显示彩色影像。在本实施例中，阶梯状结构S由至少两块相邻色阻23a、23b彼此重叠而构成。确切而言，第二基板21上方制作有黑色矩阵25，在黑色矩阵25的上方还先后制作有色阻23a以及色阻23b而堆叠成阶梯状结构S。在本实施例中，色阻23b重叠于色阻23a的上方，且色阻23b的侧边具有锯齿状图案分布。

如图4B所示，阶梯状结构S上还制作有共用电极24。在优选实施例中，阶梯状结构S上方的共用电极24可与阶梯状结构S形成共形结构(conformalstructure)。

图5A为本发明的光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示器的第三实施例的第二基板的俯视图。图5B为前述图5A中的第二基板沿剖面线A-A’的剖面图。

如前所述，彩色滤光片包括多个色阻，其中至少有一个色阻具有开口图案23c而构成阶梯状结构S。如图4B所示，当色阻制作于黑色矩阵25上后，可将其挖凿出开口图案23c而曝露出部份黑色矩阵25表面。然后再制作共用电极24于其上。

在图5A所示的实施例中，分布于色阻23上的开口图案23c为锯齿状图案23c1。在其他实施方式中，分布于色阻23上的开口图案23c可如图5C所示的齿状图案23c2。

需注意的是，虽然图3A、图3C、图4A、图5A及图5C所示开口图案为连续的齿状或锯齿状图案，但本发明的实施例包括非连续的图案，且形状亦不以齿状或锯齿状为限。

综观上述各实施例可知，本发明的光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示器，通过其中所具有的阶梯状结构，使其中的液晶分子的初始排列状态，保持在可快速扭转的状态下；当共用电极与像素电极之间产生电场时，液晶分子即可快速且均匀地自斜展状态扭转弯曲状态，以进行影像的显示操作，并可大幅缩短光学补偿弯曲(OCB)型液晶显示器的热机时间。此外，根据本发明，不需大幅改变原有的工艺即可轻易生产制作阶梯状结构，因而具有高度的实用价值。

以上所述利用不同实施例详细说明本发明，其并非用以限制本发明的范围，并且本领域普通技术人员皆能明了，适当做些许修改仍不脱离本发明的精神及范围。

Claims (3)

1.一种光学补偿弯曲型液晶显示器，包括：

第一基板；

第二基板；

像素电极，制作于该第一基板上；

黑色矩阵，制作于该第二基板上；

彩色滤光片，制作于该第二基板与该黑色矩阵上，其中该彩色滤光片具有多块色阻，且至少两块相邻色阻的侧边彼此重叠于该黑色矩阵上而构成阶梯状结构；

共用电极，与该阶梯结构形成共形结构，制作于该彩色滤光片表面；及

液晶层，位于该像素电极与该共用电极之间。

2.如权利要求1的光学补偿弯曲型液晶显示器，其中该阶梯状结构由部份该黑色矩阵与彼此重叠的两块该色阻所构成。

3.如权利要求1的光学补偿弯曲型液晶显示器，其中上述至少两块相邻色阻具有锯齿状的侧边。

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