TW201903744A - 具有自我補償電極圖案的液晶顯示器 - Google Patents

Abstract

一個包括自補償氧化銦錫(ITO)圖案的液晶顯示器(LCD device)。其中每個像素區域包括至少兩個子像素區域，並且每個子像素區域形成有與其他子像素區域不同的電極圖案。該至少兩個子像素區域各自具有至少兩個實心電極。其中一個子像素區域中的兩個實心電極對應於另一個子像素區域中的兩個實心電極，並且電極圖案設計上有互補的尺寸。如果一個子像素區域中的實心電極在縱向方向上至少有一個比在橫向方向上更大的尺寸，則在另一個子像素區域中的相對應的實心電極在縱向方向上至少有一個比在橫向方向上更小的尺寸。

Description

具有自補償電極圖案的液晶顯示器

本發明涉及液晶顯示（LCD）器，更具體地說，是一種具有自補償的氧化銦錫（ITO）或氧化銦鋅（IZO）電極圖案，用於改善顯示品質的液晶顯示器。

液晶分子的一特性是在不同的排列時，有不同的旋光向或不同的折射效果。液晶顯示器係利用這種特性，來控制光穿透率以產生影像。因為液晶分子的結構以及光特性的影響，扭轉向列型液晶顯示器具有良好的光穿透率，但是顯示器的視角卻非常狹小。

為了解決光穿透率和視角的問題，扭轉垂直配向模式被用來提高光穿透率以及增加視角。由於液晶分子係被垂直配向，當液晶分子接受較低電壓時，於斜視的方向觀看顯示器，會有灰階反轉的問題。從而產生斜視方向的顏色偏移，而使顯示器無法顯現正常的影像。

有一種解決該問題的方法，係在同一像素中形成兩種以上的液晶分子排列區塊，以形成多區域垂直配向液晶顯示器，以便消除灰階反轉的問題，並提高視角。在實作中，有三個具體的方法。在第一種方法中，每一像素被劃分成多個顯示區域，並且每一個顯示區域利用電容耦合來形成不同的電壓，由此而產生多區域液晶分子排列的顯示效果。在第二種方法中，每一像素被劃分成多個顯示區域，並利用兩個薄膜電晶體來使每個顯示區域有不同的電壓，從而解決了灰階反轉問題。在第三個方法中，每一像素被分為兩個以上的顯示區域，並在顯示區域的一部分電極之上方，覆蓋電子阻擋材料，由此而產生多區域液晶分子排列的顯示效果。

然而，這些利用現有技術解決灰階反轉問題的方法，需要複雜的液晶顯示器製程。鑑於上述，本發明的主題，是提供一種簡單的電極結構來驅動液晶顯示器並能提供較寬廣的視角，使液晶顯示器可呈現最佳的影像。

本發明係提供在寬視角下具有改善顯示品質的液晶顯示器。 在一個優選的實施方案中 ， 在液晶顯示器中每個像素區域内至少有兩個子像素區域有不同的氧化銦錫或氧化銦鋅電極圖案。

每個像素區域的 子像素區域包括至少兩個 電極。 每個電極 是 具有 多邊形形狀 的實心電極 。 換句話說，多邊形形狀電極在電極內部沒有空隙。 在 子像素區域 中的兩個實心電極是連接導電的。

在 本發明的 一個 範例 中，每個子像素區域中的兩個實心電極，通過在 形成兩個實心電極的相同電極層中的電極段連接導電。 在另一 範例中 ，每個子像素區域 中的兩個實心電極通過在與形成兩個實心電極 的 電極層 不同的連接層中的電極段連接導電 。

根據本發明的一個實施例，子像素區域中的電極圖案可以是 將 相同 電極層 中的 選定區域 去除以 形成電極段，以及在電極段的兩側的 兩個狹縫 ，電極段 連接兩個電極。 結果，整個電極圖案是 工 字形或H形。

根據本發明，每個子像素區域中的實心電極的尺寸，係以特定方式設計，以便補償液晶顯示器 在離軸觀察方向 上與 電壓相關的歸一化穿透率 （VT）曲線的 特性。 如果一個子像素區域中的實心電極在橫向方向上設計為具有一個比在縱向方向上較大的尺寸，則在另一個子像素區域中對應的實心電極被設計為在橫向方向上具有一個比在縱向方向上較小的尺寸。

本說明書提供附圖，使本發明更能進一步的被理解，同時附圖也構成本說明書的一部分。該附圖顯示出了本發明的實施例，並與說明書一起，用來解釋本發明原理。

參照圖 1，根據 本發明 的液晶顯示器 包括第一基板101，第二基板102， 第一電極層103，第二電極層104和位於第一和第二電極層之間的液晶層105。 第一和第二基板彼此相對，液晶層105設置在兩個基板之間。 第一和第二電極層分別是由諸如氧化銦錫或氧化銦鋅的 透明導電膜形成在第一和第二基板上 。

上述 液晶層 中的液晶分子 包括 向列型液晶材料， 例如 具有 負介電 異方性 的向列型液晶材料 。 在液晶層中添加具有旋光性的物質。 例如，將光學 手性摻雜劑（Chiral Dopant）添加到液晶層中，使得液晶分子沿著一軸扭轉而產生旋光性。 具有旋光性的物質可 以是具有 左旋或右旋的光學手性， 兩者均 可。 為了使液晶分子具有足夠的扭轉空間， 液晶層的厚度d與 光學手性物質 的 節距 p的比率最好是 在0.16和0.42之間。

根據 本發明的 一個實施例， 具有自補償 電極 圖案 的液晶顯示器的每個像素區域 包括至少兩個子像素區域，並且每個子像素區域包括至少兩個 連接導電的 電極。 每個像素區域内的電極是實心電極 。 每個電極都是多邊形的，電極內部沒有任何空隙。 該 多邊形可以是三角形，四邊形， 五邊形，或六邊形。 一個優選實施例 是 每一個 子 像素區域内僅具有兩個 電極 ，並且 每個 電極是 實心 多邊形電極 。

圖2 示出了根據本發明的液晶顯示器的 像素區域中的自補償電極圖案的一個示例 。 像素區域由液晶顯示器的柵極線205和資料線206限定。 每個像素區域包括子像素 1 和子像素 2。 子像素1區域的大小與 子像素2區域 的面積大小 的比率 最好是在1/3和3/4之間。

在子像素 1 的區域中 ， 電極 20 1和電極 20 2連接導電 。 類似地，在子像素 2 的區域中 ，電極 20 3和電極 20 4連接導電 。 穿過像素區域的中心的 垂直參考線 212 平行於資料線206， 穿過像素區域的中心的 水平參考線 210 平行於柵極線205。

為了 在更寬的視角下 改善 離軸 的顯示品質， 兩個子像素區域 中 的電極圖案 被設計來補償液晶顯示器的 離軸VT曲線 特性。 例如，如果 子像素 1中 的實心電極 201或202 設計為具有 至少 一個在 橫向方向上比在縱向方向 較大的尺寸 ，子像素 2 中 相對應 的 實心電極 203或204則 應設計為具有 至少一個 在 橫向方向上比在縱向方向較小的尺寸。

相反的， 如果 在子像素 1 中的實心電極 201 或202 設計為具有 至少一個 在 橫向方向上比在 縱向方向上 較小的尺寸 ， 在子像素 2中 相 對應 的 實心電極 203或204 則 應設計為具有 至少一個 在橫向方向上比 在 縱向方向上較大的尺寸。 實心電極201或202在縱向方向上至少有一個尺寸比實心電極203或204在縱向方向上的尺寸還大。 實心電極201或202在橫向方向上至少有一個尺寸比 實心電極203或204 在 縱向 方向 上的尺寸還小。

根據 離軸 的 VT曲線特性，如果子像素 1 在 離軸（θ，φ）=（60，0）的視角時 具有比子像素 2 更好的顯示品質 ，子像素 2在 離軸 （θ，φ ） = （60,90）的視角時 將具有比子像素 1 更好的顯示品質，其中 θ 和 φ 是代表 極坐標角和方位角 的 符號 。 結果，如上述 兩個子像素區域 設計為具有尺寸 互補的實心電極，可以相互補償，以改善液晶顯示器的離軸顯示品質。

在如圖2所示的優選實施例中， 每個像素區域中 存在兩個子 像素區域。在 子像素1 中 的電極201與在子像素2 中 的電極 203具有相同的形狀 ，在 子像素1 中 的電極202與在子像素2 中 的電極 204也具有相同的形狀 。 像素區域 中 的電極 都是矩形 實心電極 。 應當注意的是， 在 子像素 1 中 的電極 201和電極 202由相同的 電極層 中的電極段 連接導電。在 子像素2中 的電極 203和電極204也由相同的 電極層 中的電極段 連接導電。

如圖2所示 ，子像素1中的電極201和202 各自具有一個水平長度比垂直長度大，並且子像素2中的電極203和204 各自具有一個水平長度比 垂直長度 小 。 該 子 像素 1中的 整個電極 圖案 可以是 工 字形的，並且 可由去除電極層裏 選定的 電極 區域 而 形成 電極段 207 和 兩個狹縫 ，也就是 狹縫1和狹縫2 ， 電極201和電極202 之間 的狹縫1和狹縫2 具有狹縫寬度sw1 。

在圖2所示的示例中， 子像素1有兩個電極區域被選擇除去 ，即至少有偶數個 電極區域被去除 ，以形成具有偶數個縫隙的電極圖案。 在子像素1的電極圖案相對於垂直基準線212是左右對稱的，在子像素1的電極圖案相對於一穿過 子像素1的中心並平行 於 水平參考線210的線和也是上下對稱的。

同樣 的 ， 子 像素 2的 整個電極 圖案 可以是H形，並且 可由去除電極層裏 選定的 電極 區域 而 形成 電極段 208 和 兩個狹縫 ，也就是 狹縫3和狹縫4， 電極203和電極204 之間 的狹縫3和狹縫4 具有狹縫寬度sw2 。sw1 應該是小於或等於sw2 。 在該示例中，子像素1或子像素2中的狹縫可以形成在同一條線或不同的線上。 換句話說， 子像素中 的兩個狹縫 可有位置差異。 狹縫寬度也可以是不均勻的，狹縫寬度在靠近子像素的中心區域中應該較窄。

在一些變型中，本發明的液晶顯示器的每個像素區域可以只具有一個子像素區域，即只有子像素1或子像素2。在這種情況下，子像素區域中的電極圖案相對於垂直參考線是左右對稱的。 子像素區域中的電極圖案相對於穿過子像素區域的中心的水平參考線也是上下對稱。

參考圖2所示，子像素1中具有寬度sw1的兩個狹縫平行於水平參考線 210 。 在本發明中，較優選的寬度sw1大於液晶層厚度d的一半，但小於液晶層厚度d的兩倍，即0.5d ＜sw1 ＜2d。 寬度sw2的兩個狹縫與垂直參考線 212 平行 。 寬度sw2應大於液晶層厚度d的一半且小於液晶層厚度d的兩倍，較優選的設計為1.5d ＜sw2 ＜2d。 對於上述每個狹縫，如過其長度為L和寬度為W，L應大於W，並且較優選的是L＞ 1.5W。

圖3 示出了根據本發明的液晶顯示器的像素區域中的自補償電極圖案的另一示例 。 在這個例子中，每個像素區域 由 柵極線305 和 資料線306 定義 ，也包括子像素 1 和子像素 2。 在子像素 1 的區域中 ，也存在兩個電極 301和302 。 類似地，在子像素 2 的區域中，存在兩個電極 303和304 。

如圖3所示 ， 像素區域 中 的電極 都是矩形的，電極 也具有 類似於圖2中的電極結構和尺寸。 然而， 在 子像素1 的電極 301和302 是在 與電極301和302 的電極層 不同的層 被連接導電。 電極 303和304 也在與 電極303和304的電極層不同 的 層中被連接導電 。

雖然以上只藉由幾個優選的實施範例來描述本發明，然而熟悉本技術領域的人，很明顯的可以了解，仍有許多未描述的變通及修改，都在不偏離以下所定義之本發明的申請專利範圍之內。

101‧‧‧第一基板

102‧‧‧第二基板

103‧‧‧第一電極層

104‧‧‧第二電極層

105‧‧‧液晶層

201：202：203：204：301：302：303：304‧‧‧電極

205：305‧‧‧柵極線

206：306‧‧‧資料線

207：208‧‧‧電極段

210‧‧‧水平參考線

212‧‧‧垂直參考線

圖1示出了根據本發明的液晶顯示器的剖視圖。 圖2示出 了根據本發明的 液晶顯示器 在像素區域中的自補償電極圖案的一個示例 。 圖3示出 了根據本發明的 液晶顯示器 在像素區域中的自補償電極圖案的另一個示例 。

Claims (21)

1. 一種液晶顯示器，具有 多個像素區域，每個像素區域具有 至少一個 子 像素區域，該至少一個 子 像素區域包括： 第一基板，在上述至少一個 子 像素區域中 形成有第一電極 ; 第二基板 ，其形成有第二電極，該第二基板與上述第一基板相對; 和 一液晶層設置在上述第一和第二基板之間 ; 其中 ，在上述液晶層中添加 光學 手性摻雜劑，並且在上述第一電極中形成至少偶數個狹縫。
2. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中上述第一電極具有 對稱的 電極圖案。
3. 根據權利要求2所述的液晶顯示器，其中上述電極圖案為 工字 狀。
4. 根據權利要求2所述的液晶顯示器，其中上述電極圖案為 H 形。
5. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中上述狹縫與上述像素區域中的資料線平行 。
6. 根據權利 要求1所述的 液晶顯示器，其中上述液晶層的厚度為d，上述每個狹縫的寬度為sw，其中0.5d ＜sw ＜2d。
7. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中上述狹縫形成在同一條線上。
8. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中上述狹縫不形成在同一條線上。
9. 根據權利要求1所述的液晶顯示器，其中上述偶數個狹縫的個數為2。
10. 一種液晶顯示器，具有多個像素區域， 每個像素區域具有至少兩個子像素區域，並包括： 第一基板，其形成有第一電極層 ; 第二基板 ，其形成有第二電極層，該第二基板與上述第一基板相對; 一液晶層設置在上述第一和第二基板之間，該液晶層中 加入 有 光學 手性摻雜劑; 第一子像素區域形成 在上述第一電極層中 ，並且有至少兩個 實心電極 連接 導電，該至少兩個 實心電極具有至少一個在縱向方向上 比 在橫向 方向上 較大的尺寸 ; 第二子像素區域形成在上述第一電極層中，並且有至少兩個 實心電極 連接 導電，該第二子像素區域的至少兩個 實心電極具有至少一個在縱向方向上 比 在橫向 方向上 較小的尺寸 。
11. 根據權利要求 1 0所述 的液晶顯示器 ，其中 上述第一子像素區域的尺寸與上述第二子像素區域之間的面積大小比率在1/3和3/4之間。
12. 根據權利要求 1 0所述 的液晶顯示器 ， 其中 在上述第一子像素區域中的至少兩個電極與上述第二子像素區域 中的至少兩個電極中，至少一個 是多邊形實心電極 。
13. 根據權利要求 10 所述 的液晶顯示器，其中 在上述第一子像素區域中的至少兩個電極與上述第二子像素區域 中的至少兩個電極中，至少一個 是 四邊形 實心電極。
14. 根據權利要求 10 所述 的液晶顯示器 ，其中 在上述第一子像素區域中的至少兩個電極與上述第二子像素區域 中的至少兩個電極中，至少一個 是 三角形 實心電極。
15. 根據權利要求 10 所述 的 液晶顯示器 ，其中 在上述第一子像素區域中的至少兩個電極形成 工 字形電極圖案。
16. 根據權利要求 10 所述 的 液晶顯示器 ，其中 在上述第一子像素區域中的至少兩個電極形成H形電極圖案。
17. 根據權利要求 10所述的 液晶顯示器 ，其中上述液晶層具有 厚度d，並且在上述第一子像素區域中的至少兩個電極之間形成至少一個狹縫，該狹縫寬度為sw1，其中0.5d ＜sw1 ＜2d。
18. 根據權利要求 10所述的 液晶顯示器 ，其中上述液晶層具有厚度d，並且在上述第二子像素區域中的至少兩個電極之間形成至少一個狹縫，該狹縫寬度為sw2，其中1.5d ＜sw2 ＜ 2d。
19. 根據權利要求 10所述的 液晶顯示器，其中上述第一子像素區域中的至少兩個電極通過 上述第一電極層中的一電極段 連接， 而形成 工字 形電極圖案， 上述第二子像素區域中的至少兩個電極通過上述第一電極層中的一電極段連接，而形成H形電極圖案。
20. 根據權利要求 19所述的 液晶顯示器 ，其中上述液晶層具有厚度d，在上述第一子像素區域中的至少兩個電極之間的上述電極段的兩側形成有兩個狹縫，每個狹縫具有狹縫寬度sw1，在上述第二子像素區域中的至少兩個電極之間的上述電極段的兩側形成有兩個狹縫，每個狹縫具有狹縫寬度sw2，其中0.5d ＜sw1 ＜2d且1.5d ＜sw2 ＜2d。
21. 根據權利要求 10所述的 液晶顯示器 ，其中上述第一子像素區域中的至少兩個電極在縱向方向上具有至少一個比上述第二子像素區域中的至少兩個電極在縱向方向上較大的尺寸，上述第一子像素區域中的至少兩個電極在橫向方向上具有至少一個比上述第二子像素區域中的至少兩個電極在縱向方向上較小的尺寸。