TWI277801B - A panel and a liquid crystal display including the panel - Google Patents

Description

1277801 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種面板及包含面板之液晶顯示器，且特 別是有關於一種包含光繞射層的面板及包含此面板的液晶顯 示器。 【先前技術】 液晶顯示器（liquid crystal display，LCD)包括含有薄膜電 晶體（thin film transistors，TFT)等的一下面板，含有彩色濾光 片（color filters)和遮光層（black matrix)等的一上面板，及介於 其間的液晶層。複數個像素電極（pixel electrode)及一個共用電 極（common electrode)形成在個別面板或單一面板上，並供應 電壓。液晶顯示器變換供應至像素電極和共用電極的電壓，以 改變液晶分子的定向。藉此方法，液晶顯示器調整光的透射比 並顯示影像。 液晶顯示器的液晶材料具有雙折射性，其分子長軸方向折 射率和短軸方向折射率並不相同。因為此雙折射特性，光線的 折射率取決於液晶顯示器的觀看方向，此使得入射光經過液晶 後因線性偏光而有差別。所以，斜向所見的色彩和光度會與正 向所見的不同。特定言之，因光延遲變化，扭轉向列型（twisted nematlc，TN)液晶顯示器係遭遇嚴重的問題，例如取決於視 角、色彩偏移、灰階反轉等的對比率。 現已發展可解決此問題的技術，它是利用相差補償膜補償 特疋方向的相位差。此技術是以相反方法使用補償膜來補償 1277801 液晶所產生的光相位偏移，以解決視角問題。接著，視角的問 題在扭轉向列型液晶顯示器中以使用相差補償膜的方式被解 決，但是，低視角的灰階反轉等問題仍然存在。 【發明内容】 本發明的目的在提供一種可降低灰階反轉問題的液晶顯 示器。 根據上述目的，本發明液晶顯示器面板上形成具有一狹縫 圖形或繞射晶格的光繞射層。 在此’此面板可包含在像素區域具有開口的一遮光層，和 依序形成在像素區域上的紅色、綠色和藍色彩色濾光片，以及 較佳置於遮光層與紅色、綠色和藍色彩色濾光片間的光繞射 層。 再者’狹縫圖形的寬度與間隔較佳小於或等於7微米 (micron) ’且在母一像素區域的狹縫圖形的寬度與間隔可相同 或至少具有兩個不同值。光繞射層是由透明導電材料或透明絕 緣材料所製成。 本發明液晶顯示器包括上述的面板，與此相向的另一片面 板，以及置於此兩面板間的液晶層。 【實施方式】 本發明的較佳實施例將於往後之說明文字中辅以附圖做 更詳細的闡述。然而，本發明可以許多不同的實施例來實現， 其中實施例並非用以限定本發明。 在圖中為了清楚說明，將各層的厚度和面積放大。相同 1277801 ◊ 的數字代表相同的分彼 的凡件。我們可以了解，當提到一元件，諸如： 層、膜、區域、面姑十 板或面板，是在另一元件上時，它可以是直 接在另一元件上戎县人一 A疋）丨於7L件間。相反地，當提到一元件是直 接在另一元件上時，I人 ^ 疋；丨於元件間的情形係不存在。接著，參 考圖式來述本發明實施例的彩色滤光面板、透反射式 (tranSfleetiVe)液晶顯示器及其製造方法。 現在；|冑電晶冑陣列面板矛口包含本發明實施例的面板的 液晶顯示器，係參考後附圖式做詳盡說明。 第1圖所繪不為本發明一實施例，液晶顯示器之設計圖， 第2圖係沿著第i圖剖面線㈣，的液晶顯示器之截面圖。 如第1圖所示，本發明實施例的液晶顯示器包含彼此相向 的下面板H)0和上面板_，及介於兩者之間的液晶層3〇〇。 液晶層300的介電非等向性（dielectdc anis〇tr〇py)^大於零。 在此液晶層300的液晶分子具有扭轉向列型組態，液晶分子的 長轴與面板1〇0及200的表面平行，且在沒有電場的狀態下， 從一面板到另一面板間呈螺旋狀扭曲。當提供足夠強度的電場 至液晶層300，液晶分？會轉向，㈣液晶分？㈣轴與面板 100及200的表面垂直，而與電場方向平行。 下面板100包括在像素區域呈陣列排列以做顯示操作的 複數個像素電極；相互交又的複數條閘極線路與複數條資料線 路以界定像素區域並分別轉換掃描訊號和影像訊號；以及複數 個薄膜電晶體連接至閘極線路和資料線路，並控制從閘極 1277801 來的掃描訊號以回應從資料娩 貝討線路來的影像訊號等。此下面板 1 〇〇被稱為薄膜電晶體陣列面板。 上面板200包括形成在絕緣基材21〇内表 面上的遮光層 220， 其具有相對應於俸素區域的開 口並止動像素區域間之光 H·相繼排列在像素區域的複數個紅色、綠色和藍色彩色遽 光片230;形成在紅色、綠色和藍色彩色濾光片23〇上的平坦 層250 ;以及形成在平坦層25〇上的共用電極27〇，其以透明 導電材料製成，如銦錫氧化物（indium tin 〇xide，IT〇)或銦鋅氧 化物（indium zinc oxide，ΙΖ〇)，並供應預定電壓以驅動液體分 子與像素電極作用。此外，在遮光層22〇與紅色、綠色和藍色 彩色滤光片230之間’形成具有狹缝圖形或繞射晶格之微結構 的光繞射層260。此光繞射層260是以透明導電材料（如銦錫 化合物或銦鋅化合物）或透明絕緣材料（如矽氮化物或矽氧化 物）製成。光繞射層260的狹縫間隙或狹縫寬度較佳小於或等 於7微米，且在小於或等於7微米的範圍内，可能有兩個以上 不同的寬度或間隙值。再者，雖然光繞射層260上的狹縫是水 平延伸’但因應視角，狹縫亦會根據灰階反轉需被縮小的方 向’向縱向或對角線方向延伸。包含水平延伸之狹縫的光繞射 層260可藉由在垂直方向加以繞射光線穿過液晶層300來等化 光線，藉此改善較低方向的灰階反轉。這在稍後以實驗例子和 附圖來做詳盡說明。 光繞射層260可以是聚合物分散液晶層或是有突起表面 1277801 的有機層。其可替代地含有可繞射光線的微小顆粒。 在此，雖然紅色、綠色和藍色彩色濾光片230分散在遮光 層220上，但是兩個以上的彩色濾光片230會互相重疊。偏光 片可接在兩面板100和200的外表面上，並極化行經液晶單元 100、200和3 00的光線，而接在面板1〇〇和200外表面之偏 光片傳送軸可互相平行或垂直。 在此，液晶層300是垂直排列（vertically aligned，VA)式， 且具有負的介電非等向性。與面板100和200實質垂直的液晶 分子，在足夠的電壓下，可排列得實質與兩面板1〇〇和2〇〇 的中間平面平行。包含可作區域分割圖案的圖案化垂直排列 (patterned vertically aligned，PVA)式液晶顯示器，提供用於像 素電極和/或共用電極之複數個圖案，且像素電極的圖案和共 用電極的圖案可將像素區域分為左右區域和上下區域。 再者，液晶層300可以是混合排列向列（hybrid aHgned nematic，HAN)型或光補償帶（optically c〇mpensated 〇CB)型的排列方式。〇CB式的液晶顯示器具有可將液晶分子 排列得與面板1 00和200的表面實質平行且實質在單一方向的 排列層。液晶分子以兩面板間的中間平面呈對稱排列，且將它 們的定向從面板表面上的水平排列改變為在兩面板中間平面 上的垂直排列。 接下來’以上述的附圖為參考來詳細說明實驗。 實驗 1277801 實驗是採用扭轉向列型的液晶單元。在彩色濾光片和遮光 層之間，由厚度約1，200埃（A)的銦錫氧化物或厚度約3,000 埃的石夕氮化物形成光繞射層2 6 0，並量測在較低垂直方向與視 角呈函數關係的部分灰階亮度以及垂直方向的視角。在此，圖 號含A的圖示表示光繞射層2 6 0是由銦踢氧化物所做成，圖 號含B的圖示表示光繞射層2 6 0是由石夕氮化物所做成。狹縫 圖形A是表示狹縫寬度和間隙分別是6 · 5微米和4 · 5微米，狹 縫圖形B是表示狹縫寬度和間隙分別是5·〇微米和3.25微米， 狹縫圖形C是表示把像素區域分成三部份，狹縫寬度和間隔 在各區中分別是5 · 0微米和3 _ 0微米、6.0微米和4 · 0微米以及 7·〇被米和5.0微米’而狹縫圖形d是表示把像素區域分成兩 部份’狹縫寬度和間隔在各區中分別是5·〇微米和3 〇微米以 及7·〇微米和5.0微米。 第3圖係繪示沒有光繞射層時，液晶顯示器較低垂直方向 中’複數個灰階亮度與視角的函數關係；第4Α圖與第4Β圖 係繪示有狹縫圖形Α的光繞射層，液晶顯示器較低垂直方向 中’複數個灰階亮度與視角的函數關係；第5A圖與第5B圖 係繪示有狹縫圖形B的光繞射層，液晶顯示器較低垂直方向 中’複數個灰階亮度與視角的函數關係；第6A圖與第6B圖 係繪示有狹縫圖形C的光繞射層，液晶顯示器較低垂直方向 中，複數個灰階亮度與視角的函數關係；第7A圖與第7B圖 係繪示有狹縫圖形D的光繞射層，液晶顯示器較低垂直方向 1277801 中，複數個灰階亮度與視角的函數關係。在各圖中，「丨灰階」、 「10灰階」、「19灰階」、「28灰階」、「37灰階」、「46灰階」、 「55灰階」與「64灰階」代表灰階，_1〇、-2〇、-3〇、_4〇、_5〇、 •60、-70與_80代表在較低方向視角的值。灰階反轉如斜線部 分所示，較低灰階的亮度比較高灰階的亮度高。 如第3圖所不，若沒有光繞射層，在低視角4〇到7〇度中 可看到嚴重的灰階反轉。若有狹縫圖形A-D，灰階反轉會如第 4八圖到第7B圖所示大大地降低，儘管灰階反轉仍會出現在與 第3圖同樣的視角範圍。 接著，來描述同樣狀況量測到的視角。 第8A圖與第8B圖係繪示有狹縫圖形A的光繞射層，液 晶顯示器垂直方向中’所量測到的對比率與視角的函數關係； =9A圖與第9B圖係繪示有狹縫圖％ B的光繞射層，液晶顯 =器垂直方向中，所量測到的對比率與視角的函數關係；第 八圖與第10B圖係㈣有狹縫圖幵》c的光繞射層，液晶顯 示器垂直方向中，所量測到的對比率與視角的函數關係；以及 县1A圖與第11B圖係繪不有狹縫圖形d的光繞射層，液晶 顯示器垂直方向中，所量測到的對比率與視角的函數關係。 '對比率4 1〇 ’沒有光繞射層時，所量測到的高視角】 :視角分別是55度和58度，光繞射層有狹縫圖升…時 〗刀別疋60度和62度’如第8A圖到第iib圖所示。所以 由此可知’若光繞射層有狹縫圖形，則視角也會增加。 1277801 因此，根據本發明的液晶顯示器，藉著使用有狹缝圖形或 繞射晶格的光繞射層，可降低灰階反轉，來增進平面裝置的特 性。 【圖式簡單說明】 第1圖所繪示為根據本發明一較佳實施例，液晶顯示器之 佈局圖； 第2圖係沿著第1圖剖面線Π-Π，的液晶顯示器之剖面圖； 第3圖係繪示沒有光繞射層時，液晶顯示器較低垂直方向 中，複數個灰階亮度與視角的函數關係； 第4A圖與第4B圖係繪示有狹縫圖形a的光繞射層，液 晶顯示器較低垂直方向中，複數個灰階亮度與視角的函數關 係； 第5A圖與第5B圖係繪示有狹縫圖形b的光繞射層，液 晶顯示器較低垂直方向中，複數個灰階亮度與視角的函數關 係； 第6A圖與第6B圖係繪示有狹縫圖形c的光繞射層，液 晶顯示器較低垂直方向中，複數個灰階亮度與視角的函數關 係； 第7A圖與第7B圖係繪示有狹縫圖形d的光繞射層，液 晶顯不器較低垂直方向中，複數個灰階亮度與視角的函數關 係； 第8A圖與第8B圖係繪示有狹縫圖形a的光繞射層，液 晶顯示器垂直方向中，所量測到的對比率與視角的函數關係； 1277801 第9A圖 晶顯示器垂直 第10A圖 液晶顯不器垂 第11A圖與第 顯示器垂直方 【元件代表狗 100 、 200 :面 220 :遮光層 250 :平坦層 辱第9B圖係繪示有狹縫圖形B的光繞射層，液 方向中，所量測到的對比率與視角的函數關係； 與第1 0B圖係繪示有狹縫圖形C的光繞射層， 直方向中，所量測到的對比率與視角的函數關係 11 B圖係繪示有狹縫圖形D的光繞射層，液晶 向中，所量測到的對比率與視角的函數關係。 •號簡單說明】 板 2 1 0 :基材 230 :彩色濾光片 260 :光繞射層 300 :液晶層 270 :共用電極

Claims (1)

1277801 拾、申請專利範圍： i· 一種用於液晶顯示器之第一面板，該面板至少包括： 一絕緣基材；以及 一光繞射層，係形成於該基材的内表面或外表面上，並具 有一狹縫圖形或一繞射晶格以使繞射光線行經液晶層。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之面板，該面板更包含在像素 區域上具有複數個開口之一遮光層（black matrix)，以及形成 在該像素區域上並依序排列的紅色、綠色和藍色的彩色濾光片 (color filters)。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之面板，其中該光繞射層係設 置於該遮光層與該紅色、綠色和藍色的彩色濾光片之間。

4 ·如申請專利範圍第1項所述之面板，其中該光繞射層的該 狹縫圖形之寬度和間隔在每個像素區域内係相同。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之面板，其中該光繞射層的該 狹縫圖形的寬度和間隔在每個像素區域具有至少兩個不同值。 6·如申請專利範圍第1項所述之面板，其中該光繞射層至少 包含透明導電材料或透明絕緣材料。 12 1277801 7.如申請專利範圍第1項所述之面板，其中該光繞射層的該 狹縫圖形的寬度和間隔小於或等於7微米（micron)。 8. —種液晶顯示器，至少包含： 申請專利範圍第1項至第7項任一項所述之該第一面板；

一第二面板，係與該第一面板相向；以及 一液晶層，係介於該第一面板與該第二面板間。

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