TW200815876A - Pixel structure incorporating display and method for making the same - Google Patents
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Description
200815876 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之晝素結構，且特別是 有關於一種可改善色偏的顯示裝置之晝素結構。 【先前技術】 由於可攜式產品（portable product)如個人數位助理 (PDA)、行動電話(cellular phone)、投影機乃至於大尺寸的 投影電視的消費市場成長快速，液晶顯示面板（Ljqjujd i:' C「ystal Display，LCD)的需求量也越來越大。越來越多消 費者要求這些可攜式產品的影像顯示幕或投影電視能呈現 完美的顯示效果。 液晶顯示螢幕依光線行進方式可區分為穿透式 (transmissive)、反射式(reflective)和半反射式(tranflective) 三種基本類型。穿透式液晶顯示螢幕係以背光光源來達到顯 示，其優點是在正常光線及暗光線下，顯示效果良好，但在 戶外曰光下，則不易辨識顯示内容。反射式液晶顯示螢幕不 ( 需要外加光源，而是使用周圍環境的光線，因此在戶外或光 線充足的室内有良好的顯示效果，且耗電量較穿透式液晶顯 示螢幕的低。半反射式液晶顯示螢幕則結合了兩者的優點， 目前已應用於行動電話或個人數位助理等產品。 不論是上述何種類型的液晶顯示螢幕，其主要結構都 疋在一對基板之間填充液晶分子，利用施加於畫素電極的電 壓大小而使液晶分子的排列方向有所變化，進而改變通過液 晶層之光線的偏振方向。因此，光的穿透率則隨著液晶分子 排列方式的不同而改變，藉由控制對液晶面板所施加的電壓 大小，液晶面板可顯示出不同灰階(gray sca丨的 饬 TW2709PA . 又饮 200815876 晶層中的液晶分子又可分成扭轉向列型(Twjsted Nematic mode，TN)和垂直配向型(Vertical Alignment mode，VA)。 在未供給電壓時，扭轉向列型液晶分子自一對基板中之其中 之一基板到另一基板共扭轉了 90度；當供給足夠大的電壓 日寸’液晶分子則方疋轉成與電場方向平行。至於垂直配向型液 晶分子，在未供給電壓時，液晶分子係垂直於該對基板；當 供給足夠大的電壓時，液晶分子則旋轉9〇度而與該對基板 成平行排列。 對於一般大面積使用的液晶顯示面板，如筆記型電腦 的顯示螢幕，其液晶面板的單一畫素裡面，需要形成多顯示 域(multi-domain)，以達到廣視角的效果。而富士通的多區 域垂直配向技術（M_-domain Vertical alignment，MVA) 可以說是最早出現的廣視角液晶顯示面板技術。 第1A、1B圖分別繪示使用垂直配向型液晶分子的多 區域液晶顯不面板在未供給電壓時與供給電壓後之簡單矛 意圖。液晶面板由第一板結構10與第二板結構2〇對組而 成，中間填充液晶分子302以形成液晶層30於第一板結構 10與第二板結構20之間。第二板結構2〇部分主要在第二 基板202處形成可控制晝素動作的薄膜電晶體(Thin R|m Transistor, TFT)、金屬層和絕緣層（均未顯示），而絕緣層上 形成有晝素電極204,上方則覆蓋配向膜2〇6。其中，晝素 電極204係以溝槽（spacing) 208相分隔。溝槽208底部 亦覆蓋著配向膜206。第一板結構1〇部分則具有一第一基 板(如玻璃基板)1〇2，一透明電極(如丨το電極)1〇4和一配 向膜106。另外，第一基板處更形成一突起物 (protrusion)108，其表面更覆蓋著配向膜1〇6。 TW2709PA 7 200815876 如第1A圖所示，當未供給電壓時，大部分之液晶分子 302係與晝素電極204垂直。而鄰近突起物1〇8之液晶分 子302將會以垂直於突起物1〇8表面的方式排列，突起物 108兩側之液晶分子302亦略朝向突起物1〇8之兩側傾 斜。因此’在未供給電壓時，突起物1〇8提供液晶分子3〇2 一預傾角。 如第1B圖所示，當供給電壓時，由於突起物1〇8左 右兩斜面上的液晶分子302的預傾角不同，受到電場影響， 位於突起物108左半邊的液晶分子3〇2向右方傾倒，而位 於突起物108右半邊的液晶分子3〇2向左方傾倒，使得單 一畫素中形成兩個顯示域。藉由改變突起物彳〇8的形狀， 可形成多區域（Multi-domain)而達到廣視角的效果。 另外’除了形成突起物1〇8外，也可在晝素電極上形 成多個狹縫(slit)，以將晝素藉由狹縫分割成多個區域，在施 加電場時’由於在狹縫與被分割的電極邊緣位置上會產生傾 斜電場，而使靠近此處的液晶分子發生傾斜扭轉，同時將其 配向的作用力擴大到區域其他處中，造成區域内的其他液晶 分子也受到影響，進而達到多顯示域和廣視角的效果。
請同時參照第2A、2B和2C圖。其中，第2A圖繪示 一種傳統液晶顯示面板之第二板結構的TFT之剖面示意 圖’且該剖面係沿者第2C圖中2A-2A剖面線、纟會製；第2B 圖繪示一種傳統液晶顯示器之第二板結構的储存電容結構 之剖面示意圖，且該剖面係沿著第2C圖中2B-2B剖面線 繪製；第2C圖繪示一種傳統多域垂直配向型模式(MVA Mode)之液晶顯示器的單一次晝素之示意圖。另外，第2C TW2709PA 8 200815876 圖之次晝素係為一共通電極型晝素儲存電容（Cst〇n Common)之設計。 以傳統的薄膜電晶體液晶顯示面板(TFTLCD)來說，第 一板結構中係包括有多數個透明電極、彩色濾光片與黑色矩 陣(black matrix)等。而第二板結構則包括有多數個掃瞄訊 號線(scan line)、多數個資料訊號線、多數個儲存電容 (storage capacitor)，多數個切換元件（例如是薄膜電晶體 TFT)、以及多數個透明電極等。TFTLCD之多數個掃瞄訊 ，號線(scan line)與多數個資料訊號線(扣乜|jne)係以陣列的 形式垂直相交。此些掃瞄訊號線與此些資料訊號線係定義出 多數個晝素區域。在全彩顯示裝置中，一個晝素(p_|xe|)主要 疋由紅綠藍(RGB)二個次晝素所組成，每一個次晝素具有一 個TFT。因此每一次晝素區域係由相鄰之一對掃瞄訊號線 與相鄰之一對負料訊號線所定義。而每個次晝素區域中，均 包括有一儲存電容CST、一 TFT元件以及一畫素電極(一般 為透明電極丨TO)。第2C圖可代表全彩顯示裝置中r、g、 或B單一次晝素區域之示意圖。 " 如第2A圖所示，第二板結構中係具有第二基板202， 並在弟二基板202上形成閘極(Gate Electrode)212(圖案化 第一金屬層而形成），閘極212上並覆蓋有一第一絕緣層 213。第一絕緣層213上方並具有汲極D、源極3(由微影 钱刻一第二金屬層而成）與由非晶石夕(amorphous silicon， a-Si)所形成一半導體層的通道區215。之後，形成一保護 層（Passivation Layer)216於汲極D、源極S之上並覆蓋第 一絕緣層213。並於保護層216上形成一接觸洞(contact hole)217以暴露出源極s或没極D之其中之一者，而位於 TW2709PA 〇 200815876 保護層216上方的晝素電極204則藉由接觸洞217而與源 極S或汲極D之其中之一者電性連接。 而掃瞄訊號線和資料訊號線係分別於形成閘極212和 源/没極區S/D的圖樣化製程中同時形成，其中掃瞒訊號 與^料5孔號線之間係以第一絕緣層213相隔離。 而第2B圖中，儲存電容(Cst)包括共同電極214 容電極218，兩者之間係以第一絕緣層Μ3相隔。儲存 容之製造過㈣於製造TFT _時完成。朗雜214係 圖案化第-金屬層而得之，電容電極218則是_化第^ 金屬層而得之。保護層216卿時覆蓋了電容電極218 : 絕緣層213。保護層216中並具有一接觸洞219,晝素電^ 204係經由接觸洞219與電容電極218電性連接。其中， TFT-LCD中的所有晝素之儲存電容的共同電極214均相 連，並連接至系統之一參考電位。 第2C圖中，r、g或B次畫素區域係由資料訊號線 DL(Data Line)和掃描訊號線SL(Scan Une)所控制，且包括 一薄膜電晶體(TFT)27與一晝素電極(PE)2〇4。㈣應於妓 同電極Vc〇m處則可產生健存電容。帛％目的共同電^ ▽com即為第2Β圖中圖案化之第一金屬層(標號214)，上 方則有圖案化之第二金屬層所形成之電容電極2彳8，最上方 的旦素電才虽204則利用接觸;219與電容電極218電性連 ，、而晝素電極204上並形成多個狹縫220，以達到多顯 不域及廣視角目的。另外，在第2C圖中也繪示出··當第二 板結構和第-板結構對組後，為了達到多區域及廣視角目^ 而在第一板結構所形成之突起物1〇8。
TW2709PA 10 200815876 然而，無論是突起物108(如第1A、1B圖所示）或是狹 缝220(如第2C圖所示)單獨存在，或是兩者皆具而構成的 配向控制，，軸可以翻多區域及廣視㈣效果，但容 易造成暗悲漏光之缺點。對於目前的液晶顯示面板來說，在 暗態時’晝©並不是全黑的，而是有漏光的情織生，且因 各^晝區域的漏光量不同而造成晝面_色會產生偏移，即 暗恶色偏的問題’使面板顯示品質大受影響，其中又以暗態 偏藍的情形最常被觀察到。 【發明内容】 有鑑於此’本發明的目的就是在提供一種顯示裝置之 晝素結構，遮蔽物卿成的不透光區，適#地遮蔽各次 晝素中的配向控制圖案，以達到改善色偏的目的。 根據本發明的目的，提出一種晝素結構，係適用於一 顯示裝置__，該顯轉置，係由—液晶層夾設於一第 -基板及-第二基板中所構成，該畫素結構包括： 複數個第-次晝素、複數個第二次晝素和複數個第三 次晝素； 複數個配向控制圖案（a丨丨叩⑺㈣川叩 pattern)，係分別形成於該些第_、第二和第三欠* 以控制該液晶層的液晶分子之配向方向； 旦” 此笛j個不透光區（QPaqUe fegk)nS)，係分卿成於該 - —*晝素巾並實質上對應於部份該些配向 =圖案且於該些第-、第二和第三次晝素中至少兩種次 ^之該些配向控儀案係被不同面積之該些不透光區所 遮敝。
TW2709PA t t200815876 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 本發明係提出一種可改善色偏的顯示裝置之晝素結 構，特別是可以控制顯示裝置在暗態時其顏色的偏移情形。 利用黑色矩陣(如：光阻）、金屬或上述組合等遮蔽物所形成 的不透光區，將容易造成暗態漏光之突起物(pr〇t「us|〇n)或/ 和狹縫(slit)等配向控制圖案適當地遮住，以擋掉各次晝素的 部份漏光量，使顯示裝置的各次畫素的漏光量不同（亦即在 暗態的亮度不同，顏色也會跟著改變），進而控制其顏色變 化，改善色偏的情形。 本發明之一晝素結構，係適用於一顯示裝置 (display)，該顯示裝置係由一液晶層夾設於一第一基板及一 第二基板中所構成。晝素結構包括：複數個第一、第二和第 二次畫素，複數個配向控制圖案（a|jgnment c〇nt「〇丨ling pattern) ’係分別形成於該些第一、第二和第三次畫素中， 以控制液晶層的液晶分子之配向方向；複數個不透光區 (opaque regions)，係分別形成於該些第一、第二和第三 次畫素中並實質上對應於部份該些配向控制圖案，且於該些 第一、第二和第三次畫素中至少兩種次晝素之該些配向控制 圖案係被不同面積之該些不透光區所遮蔽。本發明之實施例 係以第一次晝素為紅色群組之色彩、第二次晝素為綠色群組 之色彩和第三次晝素為藍色群組之色彩，當做本發明之實施 範例，然而’本發明並不限制於此，在CIE色座標上之其
TW2709PA 12 t t200815876 它顏色亦可適用之，如：紫色、黃綠色、橘紅色、紅椋色、 黃色、彀藍色、或其它之顏色。 以下根據不同模式的配向控制圖案，提出第一、二、 三、四實施例作為本發明之詳細說明。然而，本發明並不限 制於此’且該些實施例並不會限縮本發明欲保護之範圍。而 實施例中係以薄膜電晶體液晶顯示面板作為本發明之晝素 結構所應用之顯示裝置。關於薄膜電晶體液晶顯示面板之細 部，請參考第1A〜1B、2A〜2C圖及相關說明。再者，實施 例中之圖示與第1A〜1B、2A〜2C圖相同元件係沿用相同標 號。另外，為清楚說明本發明之技術特點，實施例中之圖示 係繪製單一次晝素(R、G或β次晝素)的配向控制圖案及其 相對應之不透光區。而圖示中亦省略不必要之元件，以清楚 顯示本發明之技術特點。 1一實施例 第一實施例中係以上板結構的突起物(pr〇trusj〇n)作為 薄膜電晶體液晶顯示面板(TFT LCD)的配向控制圖案。 請參照第3、4A〜4B和5A〜5B圖。第3圖繪示依照 本發=第一實施例之TFT LCD的單一次晝素中具有突起物 之不思圖。帛4A、4B圖繪示第3圖中沿著化礼剖面線 、、、曰製之剖面示意圖，其中第4A、4B圖係分別以黑色矩陣和 金屬作為不透光區。第5A〜5B圖係繪示第4A圖中黑色矩 陣刀別遮住-半的突起物和遮住全部的突起物之示意圖。 如第3圖所示，一 R、G或B次晝素區域係由資料訊
TW2709PA 13 200815876 號線DL(Data Line)和掃描訊號線sL(Scan Line)所控制， 且包括一薄膜電晶體(TFT)27與一晝素電極(PE)204。而對 應於共同電極(Vcom)214處則可產生儲存電容，共同電極 214上方則有電容電極218(圖案化之第二金屬層所形成）。 最上方的晝素電極204則利用接觸洞219與電容電極218 電性連接。另外’在第一板結構具有複數個突起物308，以 作為配向控制圖案，當TFT LCD的第二板結構和第一板結 構對組後，突起物308的存在可以達到多區域及廣視角目 的。在第3圖中可看出突起物308在次晝素中的相關位置。 在此實施例中，係分別利用黑色矩陣和金屬作為不透 光區，其位置與突起物308相對應，以適當地擋去次畫素 區域中全部或部分的漏光量。如第4A、4B圖所示，TFT LCD 由第一板結構10與第二板結構20對組而成，中間填充液 曰曰分子302以形成液晶層30於第一板結構1〇與第二板結 構20之間。第二板結構2〇部分主要在第二基板2〇2處形 成可控制晝素動作的薄膜電晶體(未顯示)和保護層2Q3，而 保護層203上具有畫素電極204，上方則覆蓋配向膜2〇6。 第一板結構10則具有一第一基板102、一彩色濾光片層 103、一透明電極1〇4、突起物308和覆蓋於突起^3〇8^ 面的-配向膜106。在未供給電壓時，突起物3()8提供液 晶分子302 —預傾角。 在第4A圖中，第一板結構10更具有黑色矩陣(印3伙 Ma_408;而黑色矩陣408之一部份則作為此實_之不 透光區’以部分或全部遮擋突起物3〇8。第4B圖中，則以 TW2709PA 14 t 200815876 第二板結構20的金屬層418作為遮擋突起物3〇8的不透光 區。 第5A〜5B圖則繪示第4A圖中黑色矩陣408的上視 圖，其中第5A圖的黑色矩陣408遮住了次晝素區域中一半 的突起物308,第5B圖的黑色矩陣408則遮住了次晝素區 域中全部的突起物308。當然，此領域具有通常知識者當 知，黑色矩陣408的圖形並不限於此兩種，而是依實際應 用時，該次晝素之突起物308需被遮住的百分比而定。 ^二實施例 第二實施例中，係在第二板結構的晝素電極上形成多 個狹縫(slit)，作為薄膜電晶體液晶顯示面板(丁FT LCD)的配 向控制圖案。 請參照第6、7A〜7B和8A〜8B圖。第6圖繪示依照 本發明第二實施例之TFT LCD的單一次畫素中具有狹縫之 示意圖。第7A、7B圖繪示第6圖中沿著7L-7L·剖面線繪 製之剖面示意圖，其中第7A、7B圖係分別以黑色矩陣和金 屬作為不透光區。第8A〜8B圖係繪示第7A圖中黑色矩陣 分別遮住一半的狹缝和遮住全部的狹縫之示意圖。 如第6圖所示，一 R、G或β次畫素區域係由資料訊 號線DL(Data Line)和掃描訊號線SL(Scan Line)所控制， 且包括一薄膜電晶體(TFT)27與一晝素電極(pe)204。而對 應於共同電極(Vcom)214處則可產生儲存電容，共同電極 214上方則有電容電極218(圖案化之第二金屬層所形成）。 15
TW2709PA 200815876 ( ，上方的旦素電極204則利用接觸洞2彳9與電容電極218 笔性連接。另外，在第二板結構的畫素電極204上係具有 複數個狹縫608 ’以作為向控㈣案，達财區域及廣視 在此實施例中，亦可分別利用黑色矩陣和金 透光區，其位置與狹縫608相對應。如帛7A、7B圖所；， =CD由第一板結構1〇與第二板結構2〇對組而成斤不中 =填充液晶分子302以形成液晶層3〇於第—板結構扣與 苐-板結構2G之間。第二板結構2Q部分主要在
膜206。旦素電極2G4上的狹縫6Q8係將次晝素分割成 個區域。在施加電場時，在狹縫咖與被分割的電極邊緣 位置上會產生傾斜電場，而使靠近此處的液晶分子3〇2笋 生傾斜扭轉’同時將細向的作用力擴大龍域其他處中二 造成區域内的其他液晶分子3Q2也受到影響，進而達到多 顯示域和廣視角的效果。第—板結構1Q則具有—第一基 -％色濾'光片層1〇3、-透明電極1〇4和—配向膜 在第7A圖中，第一板結構1〇更具有黑色矩陣(B|ack
Ma_7〇8;而黑色矩陣708之一部份則作為此實施例之不 透光區，以部分或全部遮擋狹縫6〇8。第7日圖中，則以第 二板結構20的金屬層718作為遮擋狹縫6〇8的不透光區。 第8A〜8B圖則繪示第7A圖中黑色矩陣7〇8的上視 圖，其中第8A圖的黑色矩陣708遮住了次晝素區域中一半 的狹縫608 ’第8B圖的黑色矩陣7〇8則遮住了次 TW2709PA 16 一 200815876 中全部的狹缝608。當然具有通常知識者可知，黑色矩陣 708的圖形並不僅限於此兩種，而是依實際應㈣，、，、該次晝 素之狹縫608需被遮住的百分比而定。 第三實施例 第二實施例中，係在第一板結構形成突起物 (protrusion)，在第二板結構的畫素電極上形成多個狹縫 (slit)，兩者同日守作為薄膜電晶體液晶顯示面板(TF丁 lCD) r 的配向控制圖案。 凊參照第9、10A〜10B和11A〜11B圖。第9圖繪示 依照本發明第三實施例之TFTLCD的單一次晝素中具有狹 缝之示意圖。第10A、10B圖繪示第9圖中沿著10L-10L 剖面線繪製之剖面示意圖，其中第10A、1〇B圖係分別以 黑色矩陣和金屬作為不透光區。第11A〜11B圖係繪示第 10A圖中黑色矩陣分別遮住一半的狹縫和遮住全部的狹缝 之不意圖。 、 如第9圖所示，一R、G或β次晝素區域係由資料訊 號線DL(Data Line)和掃描訊號線SL(Scan Line)所控制， 且包括一薄膜電晶體(TFT)27與一晝素電極(pe)204。而對 應於共同電極(Vcom)214處則可產生儲存電容，共同電極 214上方則有電容電極218(圖案化之第二金屬層所形成）。 最上方的晝素電極204則利用接觸洞219與電容電極218 電性連接。第9圖中，係以第一板結構的突起物8〇8，和第 二板結構中晝素電極204的狹縫908,作為配向控制圖案，
TW2709PA 17 200815876 以達到多顯示域及廣視角目的。 在此實施例中，亦可分別利用黑色矩陣和金屬作為不 透光區’其位置與突起物808和狹縫908的位置相對應。 如第10A、i〇B圖所示，TFTLCD由第一板結構1〇與第二 板結構20對組而成，中間填充液晶分子3〇2以形成液晶層 30於第一板結構10與第二板結構2〇之間。第一板結構1〇 包括·一第一基板1〇2、一彩色濾光片層1〇3、一透明電極 104和一配向膜106 ;其中，透明電極1〇4上具有突起物 808。第二板結構20包括：第二基板2〇2、薄膜電晶體(未 顯不）、保護層203、畫素電極204和配向膜206 ;其中， 晝素電極204係具有狹縫908。 在第10A圖中，第一板結構1〇更具有黑色矩陣(B|ack Matrix)918，而黑色矩陣918之一部份則作為此實施例之不 透光區’以部分或全部遮擋配向控制圖案（包括突起物808 和狹縫908);第1〇B圖中，則以第二板結構20的金屬層 928作為遮擋突起物808和狹縫908的不透光區，以適當 地擋去次晝素區域中全部或部分的漏光量。 第11A〜11B圖則繪示第i〇a圖中黑色矩陣918的上 視圖’其中第11A圖的黑色矩陣918遮住了次晝素區域中 一半的配向控制圖案（包括突起物808和狹縫908)，第8B 圖的黑色矩陣918則遮住了次晝素區域中全部的配向控制 圖案（包括突起物808和狹缝908)。當然具有通常知識者可 知，黑色矩陣918的圖形並不僅限於此兩種，而是依實際 應用時’該次晝素之配向控制圖案需被遮住的百分比而定。
TW2709PA 18 200815876 箆四實施例 第12圖繪示依照本發明第四實施例之TFT LCD的單 一晝素結構中具有四個次晝素之示意圖。在此實施例，每一 個晝素結構除了包括如第一、二、三實施例中所敘述的第 一、二、三次晝素外，更包含i少一第四次晝素於晝素結構 中用以增加彩度。第四次畫素巧*為無色、紅色、綠色、藍色 或CIE色座標上之其它顏色之色彩(如：紫色、黃綠色、橘 紅色、紅稼色、黃色、叙藍色、或其它之顏色。），在此實 f 施例中，係以第四次晝素為無色色彩做說明，但不限於此， 亦可四個次晝素以上，如：六個次晝素、八個次晝素等。另 外’在第一、二、三、四次畫素中係以突起物作為配向控制 圖案。 如第12圖所示，單一畫素結構包括第一次晝素1〇〇1、 第二次晝素1002、第三次畫素1003和第四次晝素1004。 而第一、第二、第三或第四次畫素中的配向控制圖案（突起 物)在此與第一實施例的配向控制圖案相同。同樣的，在此 實施例中，可利用部分金屬層或黑色矩陣作為遮擋突起物 308的不透光區。以第一次晝素10Q1、第二次晝素 和第二次畫素1003分別為紅色群組之色彩、綠色群組之色 彩和藍色群組之色彩為例，不透光區圖案的示意圖可參照第 =實施例中第5A圖和第5B圖的黑色矩陣圖形(分別遮住一 半的突，物和遮住全部的突起物）。若第四次晝素1〇〇4為 無色色彩時，不透光區之設計則可環繞第四次晝素川〇4之 周圍’例如是剛好為資料訊號線(data line)和—掃聪訊號線
TW2709PA 200815876 (scan line)、或是對應到彩色濾光片層之黑色矩陣。請參只召 第13圖，其緣示對應於第12圖中無色之第四次書素的之 黑色矩陣示意圖。如第13圖所示，係以黑色矩陣1〇〇8作 為第四次晝素1004的不透光區圖形，而黑色矩陣1〇〇8的 圖案剛好對應資料訊號線和掃瞄訊號線，幾乎沒遮到第四次 畫素1004之配向控制圖案（突起物）。若第四次書素為盆它 色彩，則依本發明上述之該些實施例之實施方式來設計不 透光區所遮蔽之面積。 顙示裝置之晝素結構及相關疏羞實驗 在相關遮蔽實驗中，本發明之應用於顯示裝置之書素 結構主要包括： —' (1) 複數個第一、第二和第三次晝素，係以第一次晝素 為紅色群組之色彩、第二次晝素為綠色群組之色彩和第三次 晝素為藍色群組之色彩，作為實施範例； (2) 複數個配向控制圖案(alignment controlling 、 Pattern)，係分別形成於該些第一、第二和第三次晝素中， 用以控制液晶層的液晶分子之配向方向；例如第一實施例之 突起物，或第二實施例之狹縫，或第三實施例之突起物和狹 縫； ⑶複數個不透光區（opaque regions)，係分別形成於 該些第一、第二和第三次晝素中並對應於該些配向控制圖 案；且於該些第一、第二和第三次晝素中至少兩種次晝素之 該些配向控制圖案係被不同面積之該些不透光區所遮蔽。換 TW2709PA 20 200815876 句話說’ RGB三種次晝素中，至少兩種不同顏色次 配向控制圖案被不透光區所遮蔽的面積不相同。 第14圖係繪不全彩顯示農置中不同的不透 情況之色座標示意圖。其中，各錄絲的意義如^ 實心菱形：未遮蔽(沒有任何不透光區)時，亮態之色座 標，（x，y)約（0.266,0.28)。 星號：未遮蔽(沒有任何不透光區）時，暗態之色座標， (x，y)約(〇·251,0_24)。 $ 實心二角形·紅色次晝素中配向控制圖案全部遮蔽時 的暗態色座標，（x，y)約(〇.232,0_237)。 實心方形·綠色次晝素中配向控制圖案全部遮蔽時的 暗態色座標，（x，y)約(0.247,0.196)。 實心圓形：藍色次晝素中配向控制圖案全部遮蔽時的 暗態色座標，（x，y)約(〇.291,0.313)。 空心菱形：紅色、綠色和藍色次晝素中配向控制圖案 全部遮蔽時的暗態色座標，（x y)約(0 267 〇 255)。 空心三角形··紅色次畫素中配向控制圖案遮蔽1/2時 的暗態色座標，（x,y)約(0·242,0·240)。 空心方形··綠色次畫素中配向控制圖案遮蔽1/2時的 暗態色座標，（x，y)約(0.25,0.22)。 空心圓形：藍色次晝素中配向控制圖案遮蔽1/2時的 暗態色座標，（x，y)約(0.268,0.272)。 從第14圖的結果可看出：
TW2709PA 21 200815876 (1) 當紅色次晝素中配向控制圖案被遮蔽時，其暗態色 座標均會往左邊移動，而全職遮蔽(實^三肖形）比_半被 遮（空心三角形)還要偏往左邊； (2) 當綠色次晝素中配向控制圖案被遮蔽時，其暗態 色座標均會往左下角移動，而全部被遮蔽(實心方形）比一半 被遮（空心方形)還要偏往下方； (3) 當藍色次晝素中配向控制圖案被遮蔽時，其暗態 色座私均會往右上角移動，而全部被遮蔽(實心圓形）比一半 被遮（空心圓形)還要偏往右上方； 因此藉由控制RGB次晝素的配向控制圖案的遮蔽情 /兄，即可控制暗態色座標的位置，讓色座標移動到應用顯示 裝置所期望的位置，進而解決傳統顯示裝置暗態色偏的問 題。 第15圖為本發明之其中一組RGB次晝素的配向控制 圖案遮蔽情況之色座標示意圖。在此組實驗中，係將紅色次 畫素中配向控制圖案全部遮蔽(100%)，綠色次晝素中配向 控制圖案遮蔽一半(50%)，藍色次畫素中配向控制圖案遮蔽 90%，實驗結果發現其暗態色座標(實心三角形)幾乎可和亮 恶的色座標(實心菱形)重合，也就是改善了暗態色偏的問 題。 另外，值得注意的是，突起物也會透光，雖然把它遮 住可減少暗態漏光，提高對比，但是亮度也會下降。一般， 以綠色次畫素的亮度值為最高，藍色次晝素對亮度的供獻最 小。所以若在實際應用時考慮到亮度問題，為了不使亮度下
TW2709PA 22 200815876 降太多’可以遮蔽少數的綠色次晝素的突起物（因為其亮度 值是最高的），而可遮蔽多數或全部的藍色次晝素的突起物 (對亮度的供獻是最小的），使整體亮度不會下降太多，而暗 態顏色也可得到適度的改善。如第14圖中，僅遮蔽藍色次 晝素中一半的配向控制圖案（空心圓形），其暗態顏色雖不能 和亮態顏色(實心菱形)一樣，但是也有大幅改善。 綜合本發明之多組實驗結果，發現以下情況之一皆可 以大幅改善暗態色偏之情形： (1) 藍色次晝素中配向控制圖案被不透光區所遮蔽的面 積係大於紅色次晝素中談些配向控制圖案被不透光區所遮 蔽的面積； (2) 藍色次晝素中配向控制圖案被不透光區所遮蔽的面 積係大於綠色次晝素中配向控制圖案被不透光區所遮蔽的 面積； (3) 藍色次畫素中配向控制圖案被不透光區遮蔽約5〇 %至100%的面積； (4) 綠色次晝素中配向控制圖案被不透光區遮蔽至多約 50%的面積； (5) 紅色次晝素中配向控制圖案被該些不透光區遮蔽至 多約50%的面積。 另外，應用本發明於一薄膜電晶體液晶顯示面板(TFT LCD)日守’ TFT的形式不限，可以是頂閘極結構(b〇tt〇m gate type)之TFT或是底閘極結構(t〇p gate type)之TFT，且可 TW2709PA 23 200815876 以是多晶石夕、非晶石夕、微晶石夕或單晶石夕之製程所製造之n 型或p型TFT。而第一板或第一板結構中的第一基板或第 -基板材質亦沒有限制，例如可以是透明的玻璃基板、石英 基板或疋不透明的陶竟或石夕基板，或是可撓性的塑膝基板 (如：橡膠、聚醋類、聚醯類、聚稀類、聚環氧類、或其它 材質）。 再者，雖然上述實施例中係敘述：將彩色濾光片層103 , 設置於第—板結構，然而本發明之應用並不以此為限。為了 提高黑色矩陣與資料訊號線的對位精準度，彩色濾光片層可 口又置在具有TFT的第二基板處，稱為c〇A(c〇|〇r训扭〇n array)或AOC(array on color fl1te〇。本發明之結構亦可應 用於此種型態的TFT LCD。 必需說明的是，依第二基板上之晝素電極之所使用材 質可形成不同之顯示器類型，且亦可運用於上述之該些實施 例若旦素電極之材質係為透明之材質包含透明金屬氧化 、 物，如：銦鋅氧化物、銦錫氧化物、銘鋅氧化物、録辞氧化 物、類似之材質、或上述之組合，則此為穿透型顯示裝置， 亦為本發明之顯示裝置之實施例，但本發明不限於此。若畫 素電極之材質係為反射之材質包含金屬(如··欽、銘、絡、 艇、金、銀、銅、鐵、敍、翻、或類似之材質）、合金、或 上述之組合，則此為反射型顯示裝置，本發明之顯示裝置之 實施例亦可適用。若晝素電極之材質包含半穿透半反射之材 質，亦即，部份之晝素電極之材質係由透明材質及另一部份 之畫素電極之材質係由反射光之材質所構成，則此為半穿反
TW2709PA 24 200815876 顯示裝置。也就是說，本發明上述實施例之第一、第二、第 二次晝素所使狀晝素電極可為翻材f、反射光材質或上 述之組合。而第四次畫素可依其它t求及設計來自由的搭 配，所以，所使用之畫素電極可為透明材質、反射材質或上 述之組合。 再者
必累§兄_是’上述實_所舉出之不透光區 分別以金屬層及黑色矩陣應用於第—基板上或第二基板 上，然而’為了能夠更能把漏光所帶來之影響減至最低，上 =實施例亦可同時使用金屬層及黑色矩陣於第一基板及 第-基板上。也就是說’黑色矩陣使用於第—基板上，金屬 層使用於第二基板上。並且，黑色轉之材質亦可做用金屬 如从j太1呂、絡、紐、金、銀、鋼、鐵、歛、翻、或類似 之材質）、合金、金屬氧化物、金屬氮化物或上述之組合、 2聚=物(如：黑色光阻、聚醋或類似之材質）、或上述之組 Γ t句話說，若黑色矩陣之有機材質為光阻時，可為黑色 t或部份彩色光阻互相覆蓋於預定形成黑色矩陣之處。若 ί ^車^材質為金屬層時，則形成圖案於預定黑色矩陣之 ;可::=為二?下質:金屬層同時使用時，編^ 之該-次==二且’本發明之上述實施例所述 亦可使用1 形、方型。本發明並不限於此， dr菱形、六邊形、五角形、梯形、或其 狀外包=狀;Γ本發明上述之實施例所述之形 或其它之= 狀、V狀、W狀、魚倾、x狀、
TW2709PA 八 ^、或上述之組合。再者，本發明上述之實施例 25 200815876 所述之儲存電容係由共同電極及第二金屬所構成，然而，亦 可使用第一金屬層和/或第二金屬層及部份之畫素電極所構 成。另外，本發明上述之實施例所述第一板結構之突出物是 以在透明電極上為範例，然而，突出物亦可以在配向膜上。 最後，本發明上述之實施例之配向控制圖案（包括突起物和 狹縫），除了實施例所述之形成於第一基板或第二基板之位 置外’尚可形成於第—基板或/及第二基板上。也就是說， 實施例原形成於第-基板，亦可換為形成在第二基板上，且 可全部之配向控制圖案或部份之配向控制圖案係為突出物。 綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 其並非用錄定本發明。本翻所屬技術領域巾具有通常知 識者，在賴縣發狀精私範#可 與潤飾。因此，本發明之伴螬梦闽丄 所界定者為準。之保“圍當視後附之”專利範圍
TW2709PA 26 200815876 【圖式簡單說明】 第1A、1B圖分別緣示使用垂直配向型液晶分子的多 顯示域液晶顯示面板在未供給電壓時與供給電壓後之簡單 示意圖。 第2A圖繪不-種傳統液晶顯示面板之第二板結構的 TFT之剖面示意圖，且該剖面係沿著第2C圖中2a_2a剖 面線繪製。 第2B圖繪示-種傳統液晶顯示器之第二板結構的館 存電谷結構之剖面示意圖，且該剖面係沿著第2C圖中 2B-2B剖面線繪製。 第2C圖、繪示一種傳統多域垂直配向型模式(mva Mode)之液晶顯示器的單一次畫素之示意圖。 第3圖繪示依照本發明第一實施例之TFT LCD的單— 次畫素中具有突起物之示意圖。 第4A、4B圖繪示第3圖中沿著4L-4L剖面線繪製之 剖面示意圖，其中第4A、4B圖係分別以黑色矩陣和金屬作 為不透光區。 第5A〜5B圖係繪示第4A圖中黑色矩陣分別遮住一半 的突起物和遮住全部的突起物之示意圖。 第6圖繪示依照本發明第二實施例之TFT LCD的單〜 次晝素中具有狹縫之示意圖。 第7A、7B圖繪示第6圖中沿著7L-7L剖面線繪製之 剖面示意圖，其中第7A、7B圖係分別以黑色矩陣和金屬作 為不透光區。
TW2709PA 27 200815876 第8A〜8B圖係繪示第7A圖中黑色矩陣分別遮住—半 的狹縫和遮住全部的狹縫之示意圖。 第9圖繪示依照本發明第三實施例之TFT LCD的單— 次晝素中具有狹縫之示意圖。 第1〇A、10B圖繪示第9圖中沿著10L-10L剖面線纷 製之剖面示意圖，其中第10A、10B圖係分別以黑色矩p車 和金屬作為不透光區。 第11A〜11B圖係繪示第10A圖中黑色矩陣分別遮住 一半的狹縫和遮住全部的狹縫之示意圖。 第12圖繪示依照本發明第四實施例之TFT LCD的單 晝素結構中具有四個次晝素之示意圖。 第13圖繪示對應於第12圖中無色之第四次畫素的之 黑色矩陣不意圖。 第14圖係繪示全彩顯示裝置中不同的不透光區遮蔽 情況之色座標示意圖。 第15圖為本發明之其中一組RGB次畫素的配向控制 圖案遮蔽情況之色座標示意圖。 【主要元件符號說明】 1〇 :第一板結構 102 :第一基板 103:彩色濾光片層 104 :透明電極 106 :配向膜 TW2709PA 28 200815876 108、308、808 :突起物 20 :第二板結構 202 :第二基板 203、216 :保護層 204 :晝素電極 206 :配向膜 208 :溝槽 212 :閘極 213 :第一絕緣層 214 :共同電極 215 :通道區 217、219 :接觸洞 218 :電容電極 220、608、908 :狹縫 27 :薄膜電晶體 30 ·液晶層 302 ·液晶分子 408、708、918、1008 :黑色矩陣 418、718、928 :金屬層 1001、1002、1003、1004 :第一次晝素、第二次晝 素、第三次晝素、第四次晝素 TW2709PA 29
Claims (1)
- 200815876 十、申請專利範圍： 1· 一種晝素結構，係適用於一顯示裝置(display)，該 顯示裝置，係由一液晶層夾設於一第一基板及一第二基板中 所構成，該晝素結構包括： 複數個第一次晝素、複數個第二次畫素和複數個第三 次晝素； 複數個配向控制圖案（alignment controlling pattern)，係分別形成於該些第一、第二和第三次晝素中， 以控制該液晶層的液晶分子之配向方向； 複數個不透光區（opaque regions)，係分別形成於該 些第一、第二和第三次晝素中並實質上對應於部份該些配向 控制圖案，且於該些第一、第二和第三次晝素中之至少兩種 次畫素之該些配向控制圖案係被不同面積之該些不透光區 所遮蔽。 2·如申請專利範圍第1項所述之晝素結構，其中該些 配向控制圖案為複數個突起物(p「〇t「usj〇n)，係分別形成於 該些第一、第二和第三次晝素中之該第一基板處。 3·如申靖專利範圍第1項所述之晝素結構，其中該些 配向控制圖案為複數個狹縫(snt)，係分別形成於該些第一、 第一和第二次畫素中之該第二基板之—晝素電極上。 4·如申請專利範圍第彳項所述之畫素結構，其中該些 配向控制圖案包括： ~ 一 複數個突起物(protrusion)，係分別形成於該些第一、 第二和第三次畫素中之該第—基板處；和 TW2709PA 200815876 複數個狹縫刚，係分別形成 三次晝素中之該第二基板之—晝素電極上-弟第一和弟 5·如申請專利範圍第^所述之晝素 一基板係具有一彩色濾光片層， /弟 膜電晶體。 π苐一基板係具有複數個薄 第1 _述之晝储構，其中該第 -基，係具有-祕遽光片層和複數個薄膜電晶體。 第- ·//=專第1項所述之晝素結構，計該些 被對應的該些不透光區所遮蔽的 二广—次晝素中該些突祕被對應的該些不 透光區所遮蔽的面積。 〜8.如㈣專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該些 第二次晝素巾軸突起物被對應的該些*透光區所遮蔽的 面積係大於該些第—次畫素巾該些突S物被對應的該些不 透光區所遮蔽的面積。 Μ 一9·如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該些 第--人畫素巾該些突起物被該些不透光區遮蔽約50%至 100%的面積。 1〇·如申請專利範圍第1項所述之晝素結構，其中該 些第二次畫素中該些突起物被該些不透光區遮蔽至多約50 %的面積。 11·如申請專利範圍第彳項所述之畫素結構，其中該 些第一次晝素中該些突起物被該些不透光區遮蔽至多約5〇 %的面積。 TW2709PA 31 200815876 12·如申請專利範圍第1項所述之晝素結構，更包括 複數個第四次晝素，且該些配向控制圖案係形成於該些第四 次晝素中。 13·如申請專利範圍第a項所述之畫素結構，其中該 些不透光區域係實質上環繞於該些第四次晝素之周邊。 14·如申請專利範圍第1項所述之晝素結構，其中該 些不透光區係為該些第一、第二和第三次晝素中複數個黑色 矩陣(Black Matrix)之一部份。 15.如申請專利範圍第1項所述之晝素結構，其中該 些不透光區係為該些第一、第二和第三次晝素中複數個金屬 層之一部份。 16_如申請專利範圍第1項所述之晝素結構，其中該 些第一、第二和第三次畫素分別為紅色群組之色彩、綠色群 組之色彩和藍色群組之色彩。 17_—種晝素結構之製造方法，係應用於一顯示裝置 (display)中，該顯示裝置係由一液晶層夾設於一第一基及一 第二基板中所構成，該晝素結構之製造方法包括·· 形成複數個第一次畫素、複數個第二次畫素和複數個 第三次畫素； 分別形成複數個配向控制圖案(alignment controlling pattern)，於該些第一、第二和第三次畫素中’以控制該液 晶層的液晶分子之配向方向； 分別形成複數個不透光區（opaque regions)，於該些 第一、第二和第三次晝素中並實質上對應於部份該些配向控 TW2709PA 32 200815876 制圖案，且於該些第―、第二和第三次晝素中至少兩種次畫 f之該些配向控制圖案係被不同面積之該些不透光區所遮 蔽。 18.如申請專利範圍帛17項所述之製造方法，更包括 形成複數個第四次晝素，且該些配向控制圖案係形成於該些 第四次晝素中。 19·如申請專利範圍第μ項所述之製造方法，其中該 些不透光區域係實質上環繞於該些第时晝素之周邊。 20. -種顯示裝置之製造方法，包括： 提供一第一板結構和一第二板結構； 形成複數個第-次晝素、複數個第二次晝素和複數個 第二次晝素於該第-板結構和該第二板結構； 分別形成複數個配向控制圖案(aHgnment c〇ntr〇njng pattern)於該些第-、第二和第三次畫素中； 产一分別形成複數個不透光區（〇paque邱丨〇ns)於該些 第一、第二和第三:欠晝料並實質上對應於部份該些配向控 制圖案，且於該些第―、第二和第三次晝素中至^種次書 素之該些配向㈣圖轉被不同面積之該些不透光區所遮 蔽；以及 對組該第-板結構和該第二板結構，並提供一液晶層 於該第-板結構和該第二板結構之間，其中，該些配向控制 圖案係控制該液晶層的液晶分子之配向方向。 21·如申請專利範圍帛20項所述之製造方法，其中該 些配向控制圖案為複數個突起物(pr〇_〇n)，係形成於該/ TW2709PA 33 •200815876 弟一板結構中。 22.如申請專利範圍第2〇項所述之製造方法，其中該 些配向控制圖案為複數個狹縫(s丨i t )，係形成於該第二板結構 甲。 23·如申請專利範圍第2〇項所述之製造方法，其中些 配向控制圖案包括： 〃二 形成複數個突起物(protrusion)，於該第一板結構中； 和 形成複數個狹縫(Slit)，於該第二板結構中之一晝素電 極上。 24_如申請專利範圍第20項所述之製造方法，其中該 些不透光區係為該些第一、第二和第三次畫素中複數個黑色 矩陣(Black Matrix)之一部份。 25·如申請專利範圍第2〇項所述之製造方法，其中該 些不透光區係為該些第一、第二和第三次晝素中複數個金屬 層之一部份。 26·如申請專利範圍第2〇項所述之製造方法，更包括 形成複數個第四次晝素，且該些配向控制圖案係形成於該些 第四次晝素中。 27.如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中 該些不透光區域係實質上環繞該些第四次畫素之周邊。 TW2709PA 34
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