TWI300872B - Va lcd device and a pixel circuit thereof - Google Patents

Description

1300872 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶顯示裝置，尤指一種垂直配向 ，· 型液晶顯示裝置及其晝素單元電路。 5 【先前技術】 目刖常見的兩種液晶驅動方式包括扭轉向列（Twisted • N_tic ’ TN )模式以及垂直配向（VerticaUy_aiigned，v幻 模式。 田採用TN模式來驅動液晶時，液晶顯示器之液晶在不 加任何電場的情況下，液晶不會旋轉，使得背光模組的光 源會穿過液晶及偏光板，進而造成顯示器呈現全白的晝 面’一般稱之為，，Normally White，，。 僅管TN液晶顯示器的相關技術在近年來已經有顯著 也進v且TN液晶顯示器所提供的對比與色彩飽和度亦優 • 於傳統顯示器（例如：CRT顯示器）。然而，TN液晶顯示 =具有一關鍵性的缺點，即TN液晶顯示器的視角範圍比較 窄’使得其應用受到限制。 . 當採用VA模式來驅動液晶時，液晶顯示器之液晶在不 〇加任何電场白勺情況下，液晶不會旋#，背光模、組的光源會 被液晶阻擋而不會穿過液晶及偏光板，顯示器會呈現全黑 的晝面’一般稱之為，，Normally Black，，。 在顯不時，由VA液晶顯示器所提供之對比度比TN液晶 …員不裔度所提供之對比度高。此外，VA液晶顯示器的反應 1300872 時間亦比較快， 角。所以，VA^ 晶顯示器。 :快，且對於白晝面及黑畫面具有較佳的廣視 VA液晶顯不器為目前受矚目之一種新型式的液 μ而，VA液晶顯示器會因其各個液晶的不同雙折射特 性’造成在各種顯示視角的亮度不均。 圖1顯示習知多區域垂直配向（Multi_D〇main Verticai

電極111，且在共同電極丨丨丨的表面上有複數個凸起物 (Protrusion) 13。在第二基板12之表面上鍍有晝素電極 121，且在晝素電極πι之間具有複數個狹縫（SHt) 15。 由於習知MVA液晶顯示裝置的所有畫素單元在同一 15灰階狀悲時，次晝素單元的液晶分子之傾斜角度會相同。 例如··圖1中的液晶分子141，142的傾斜角度與液晶分子143 144的傾斜角度相同。有關其傾斜角度為何相同，請繼續參 照下述說明。 圖2顯示習知MVA液晶顯示裝置之其中一個晝素單元 20 2之電路示意圖，其係包括次畫素單元2丨，22。次晝素單元 21更包括薄膜電晶體211、輔助電容（Csl) 212、共同電壓 213、及液晶電容（Clc) 214。次晝素單元22更包括薄膜電 晶體221、辅助電容（Cs2) 222、共同電壓223、及液晶電 容（Clc) 224 〇 6 ⑤

10 15 20 並使得顯示品質降 已經成為一亟需解 1300872 上述共同電壓213, 223由共同電極所提供，其_共同電 極ί疋ί、固疋不變之共同電塵（C〇mmcm v〇itage，簡稱 Vcom)液μ電谷214，224則由共同電極、晝素電極與夾 &於八間之液Ba所構成，其中晝素電極提供操作電壓。所 以，便可藉由控制共同電壓值與操作電壓值之差，來控制 液晶層中的電場，進而控制液晶分子的轉動。 由於辅助电谷212, 222連接相同的共同電壓，且液晶電 合2 14, 224之值幾乎相等。所以，在同一灰階下，次晝素單 元21之液晶分子的傾斜角度會與次晝素單元22之液晶分子 的傾斜角度幾乎相同。 如此，將會使得面板的亮度不均 低，因此如何改善上述所探討之問題 決之課題。 [發明内容】 本發明之主要目的捭名扭 ㈣“。的係在k供-種垂直配向型液晶顯 衣置及其晝素單元電路，俾 置之視角問題。 皁-改善垂直配向型液晶顯示 f置及^ = 3目的係在提供—種垂直配向型液晶顯 衣置及其晝素單元電路， 不均的問題。 ^改善在不同視角而產生亮 依據本發明之一特色 示裝f t H+ '、如出一種垂直配向型液晶 辛單, μ息素單元電路包括第一個次 系早凡與弟二個次晝素單 上述第一個次晝素單元包 7 1300872 :膜電晶體、第一液晶電容、及第一辅助電容，該第 體之源極與資料線電性連接，第—薄膜電晶體 之閑極與-控制線電性連接，第一薄膜電晶體之沒極與第 …液晶電容之-端及第—辅助電容之—端電性連接。上述 =個次晝素單元包括第二薄膜電晶體、第二液晶電容、 〜一 # 之源極與資料線電性連 ，弟一薄膜電晶體之閘極與控制線電性連接， 電晶體之汲極與第二液晶電容之一 ：：、 10 15 =連接 电極㈣之搞合訊號線電性連接，第二辅助電容之另—端 則與—提供一共同電壓之共同電壓線電性連接： 一個次畫素單元的晝素電壓與第二個 壓不同。 人旦京早兀的晝素電 顯干ΐϊ本^明之另—特色，係提出-種垂直配向型液晶 ‘，、、員：衣置。该垂直配向型液晶顯示褒置包括第一基板與第 :基板。上述第-基板包括有複數個凸起物與共同電極， 於第一基板之表面，該等凸起物位於共同電極 =:二上述第二基板包括有複數個畫素電極與複數 位㈣箄全：： 基板之表面’該等狹缝 複二：素電極之間’其中第—基板與第二基板形成有 2 f早70，每一個晝素單元更包括第-個次畫素單元 =個次晝素單元。上述第一個次晝素單元包括第一薄 曰：=、第—液晶電容、及第一輔助電容，第一薄膜電 曰曰體之源極與資料線電性連接，第_薄膜電晶體之閉極盘 20 1300872 控制線電性連接，第二薄膜 之m装,, 、日日體之汲極與第一液晶電容 心立而及弟一辅助電容之一 幸罝分七p ^電性連接。上述第二個次晝 二二括弟二薄膜電晶體、第二液晶電容、及第二輔助 =弟二_電晶體之源極與資料線電性連接，第二薄 膜電晶體之閘極與控制線電性連 極與第二液晶電容之一端及第M Η膜電隐 ^ ^ 〃 之知及弟一辅助電容之一端電性連 接，/、中第一辅助電容之另一端盥一 而一挺供一 I馬合電極電壓 10 15 =馬&訊號線電性連接，第二輔助電容之另—端則與一提 ^-共同電Μ之共同電㈣電性連接，以使得第—個次晝 素早π的晝素電壓與第二個次晝素單元的晝素電壓不同。 上述耦合"電極電壓為交流電壓，共同電壓為直流電壓。 於一貝施中，耦合訊號線之材質與資料線之材質相 同，控制線之材質與共同電壓線之材質相同。 、 一上述第一個次晝素單元之晝素電壓與第二個次晝素單 凡之晝素電壓的差值為㈠伏’且第—個次晝素單元與第二 :固次晝素單元被布局於第二基板上，第一個次畫素單元： 第一個次晝素單元之布局並被配置為一棋盤格圖形。當第 一次晝素單元呈現不同晝素時，耦合訊號線提供之耦I電 極電壓係相對地不同。此外，耦合訊號線提供之耦合電極 電壓能被分為不同極性與不同大小之電壓值。 【實施方式】 圖3顯示本發明垂直配向型液晶顯示裝置之其中_個 晝素單元3之電路示意圖。在晝素單元3中更包括有次晝素 20

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1300872 單元3 01，3 02，且該畫素單元3包括資料線3 l、控制線（Vg ) 32、共同電壓線（Vcom) 33、耦合訊號線（Vcs2) 34、薄 膜電晶體351，352、液晶電容361，3 62、輔助電容371，3 72。 上述薄膜電晶體35 1，3 52之源極與資料線3 1電性連 接，薄膜電晶體3 5 1，352之閘極與控制線32電性連接，薄膜 電晶體351，352之汲極分別與液晶電容361，362之一端及辅 助電容371，372之一端電性連接，輔助電容371之另一端與 耦合訊號線34電性連接，輔助電容372之另一端與共同電壓 線3 3電性連接。 於本實施例中，耦合訊號線34之材質與資料線31之材 質相同，控制線32之材質與共同電壓線33之材質相同。此 外，/於本實施射，_合訊號線34在實際上由—輕合電極 所形成，該耦合電極位於下基板中，該凸起物位於上基板， 且耦合電極位於凸起物之下方，以改善次晝素單元301之開 口率’另夕卜’輕合電極之寬度小於凸起物之寬度。於本杏 施例中，:欠晝素單元3〇1的開口率小於或等於次晝素單：

i02的開口率，亦即次晝素單元的開口率不大於次書辛 早兀302的開口率。 一 I V ”同甩壓線3 3用以提供固定的共同電壓，1中Y 共同電壓為直流電壓。輕合訊號線34用 ς = 二其:該輕合電極,壓為交流電麼。於本實:;極: ::=:rr小不同，且輔助電容”二 妾，辅助電容372與共同電壓線33電性連接， 20 1300872 -所以整個次晝素單元301的晝素電壓將與次晝素單元3〇2的 晝素電壓不同。 上述人旦素單元301，3 02的畫素電壓可依據下述公式 獲得： 5 Vpl= (Csl/(Csl+Clc+Cgd))*Vcs(n) + ysig

Vp2=Vsig ，其中Vpl為次晝素單元3〇1的晝素電壓，Vp2為次畫素單 兀302的晝素電壓，Vsig為資料線31所提供之操作電壓， 1以(11)為耦合訊號線34提供之耦合電極電壓，^^丨為辅助電 10奋371 ’ Clc為液晶電容361，Cgd為薄膜電晶體351之閘汲極 間的電容。 · 明’主思，上述耦合電極電壓（Vcs(n))在次晝素單元3〇1 口見不同旦素日守，其值係相對地不同。於本實施例中，|馬 ^電極電壓可以被分為紅（+)、綠㈠、藍（+)、紅㈠ w () 及監（-)專不同極性與不同大小的電壓值，以 凋1紅、綠、監等不同原色的色調曲線。此外，在本實施 例中，_人晝素單元301呈現藍色時，耦合電極電壓小於次晝 ’、單元3 0 1呈現其他原色（紅色或綠色）時的耦合電極電壓。 ” 口此可透過控制搞合訊號線34所提供之搞合電極電 0壓來使得次晝素單元301的晝素電壓與次畫素單元302的晝 Y、〃 I不同’進而使得次晝素單元3 01所屬之液晶分子的傾 斜角度與次晝素單元3〇2所屬之液晶分子的傾斜角度不同。 一於本實施例中，次晝素單元301之晝素電壓與次晝素單 元3 〇2之晝素電壓的差值較佳為1伏〜3伏。另外，次晝素單 1300872 '70 301所屬之液晶分子的傾斜角度較佳為與次晝素單元302 ·' 所屬之液晶分子垂直。 、 3外’圖4顯示一個晝素單元之晝素電壓的波形示意 圖:有關其說明，敬請-併參照圖3。於圖钟，A1為次畫 5素單7之畫素電麼的波形，A2為資料線31所提供之源極 • 冑壓的波形’ B1為次晝素單元302之晝素電壓的波形，B2 為資料線31所提供之源極電壓的波形。 晝素單元3中的一部份晝素電壓（例如：次晝素單元3〇ι 之晝素電壓）在充電至資料線3 i所提供之源極電遷後，係 10藉由輔助電容371耦合該耦合電極電壓來提升，如A1所示。 相對地，由於次畫素單元3〇2之辅助電容372與共同電壓線 33連接，故次晝素單元3〇2之晝素電壓在充電到資料線31所 提供之源極電壓後，係無法再提升。 因此’藉由輔助電容371連接提供耦合電極電壓之耦合 15訊唬線34可使得次畫素單元301之晝素電壓與次晝素單元 302之晝素電壓不同。 • 接下來’下述將說明如何形成前面所討論之畫素電路。 圖5顯不本發明垂直配向型液晶顯示裝置的剖視圖，其 係包括玻璃基板511與玻璃基板5 12，且在玻璃基板511與玻 • 2〇璃基板512之間包括有負向液晶層52，其中該負向液晶層52 . 包括複數個具有負介電常數之異相位的液晶分子521, 522, 523, 524 。 在玻璃基板5 11上有一層彩色濾光片53，在彩色濾光片 53上則有一共同導電層54，且在共同導電層54上增設有複 ⑤ 12 1300872 數個凸起物551 552, 553，其中該等凸起物551，552,553位 於該共同導電層54之部份表面上。 在玻璃基板5 12上有閘極絕緣層5 6，在閘極絕緣層$ 6上 則佈有保護層57,其中在玻璃基板512與閘極絕緣層％之間 5有一共同電極581，其係用以電性連接一第二辅助電容，如 圖3中的辅助電容372 ;在閘極絕緣層56與保護層57之間有 一耦合電極582,其係用以電性連接一第一辅助電容，如圖 3中的輔助電容3 71。 上述保護層57之上佈有複數個畫素電極591，592，593, 10 594, 595, 596，且該等晝素電極 591，592, 593, 594, 595, 596’ 以及部份保護層57被一垂直配向層60所覆蓋。在該等晝素 電極591，592, 593, 594, 595, 596之間，係具有複數個狹縫 501，502, 5 03。由於在同一晝素單元中，本發明將其第一個 次晝素單元的輔助電容與一提供耦合電極電壓之耦合訊號 15 線（由耦合電極582形成）相連接，並將其第二個次晝素單 元的輔助電容與一提供共同電壓之共同電壓線相連接，以 使得第一個次晝素單元的晝素電壓與第二個次晝素單元的 晝素電壓不同，進而使得第一個次畫素單元所屬之液晶分 子所傾斜的角度與第二個次晝素單元所屬之液晶分子所傾 20 斜的角度不同，以改善垂直配向型液晶顯示裝置亮度不均 之問題。 圖6顯示本發明垂直配向型液晶顯示裝置之晝素單元 的佈線圖，其係包括次晝素單元61、次晝素單元62、薄膜 電晶體63、電性連接輔助電容（csl)之耦合電極64、電性 1300872 =辅助電合（Cs2)之共同電極65、閘極匯流排接線（控 制線）66、資料線67、輕合電極（Csi)匯流排接線^、及 共同電極（Cs2)匯流排接線69。 上述-人晝素單兀61 '次晝素單元62、薄膜電晶體63、 電性連接辅助電容之_合電極64、電性連接輔助電容之共 同電極65、閘極匯流排接線66、資料線67、搞合電極匯流 排接線68、及共同電極匯流排接線69皆布局於圖5中的玻璃 基板512上，且次晝素單元61，62之布局被配置為棋盤格 形。 上述耦合電極匯流排接線68與耦合電極64電性連接， 共同電極匯流排接線69與共同電極65電性連接。上述耦合 電極64與共同電極65係與閘極匯流排接線66平行。 口 圖7〜圖1〇顯示本發明所提供之垂直配向型液晶顯示裝 置與習知垂直配向型液晶顯示裝置的比較示意圖。圖7為習 知垂直配向型液晶顯示裝置的ν_τ曲線示意圖。圖8為本發 明所提供之配向型液晶顯示裝置的V-丁曲線示意圖，其中提 供至輔助電容（Csl)的電壓為正負1.5伏。比較圖以與圖 7b可得知，本發明所提供之垂直配向型液晶顯示裝置確實 能改善習知垂直配向型液晶顯示裝置的缺點。圖9為習知垂 直配向型液晶顯示裝置的色調曲線示意圖。圖1〇為本發明 所提供之配向型液晶顯示裝置的色調曲線示意圖，其中提 供至輔助電容（Csl)的電壓為正負1.5伏。比較圖9與圖ι〇 可得知，本發明所提供之垂直配向型液晶顯示裝置確實具 有較佳之性能。 1300872 由以上之說明可知，本發明將每個 個次晝素單元與第二個 ；京早7^刀為弟- 氺似久畫素早兀，第— 辅助電容的-端與提供輕 1素早7°之 接，^ 1 ^ 之#合訊號線電性連 接而弟一個久畫素單元之辅助雷交 um ^ r- 稀力冤合的—端與提供共同電 壓的共同電壓線電性連接，俾松 透過控㈣合電極電壓之 二1 得第一個次畫素單元之晝素電磨與第二個 _人旦,、早凡之晝素電壓不同’進而使得第—個次畫素單元 所屬之液晶分子的傾斜角度與第二個次晝素單元所屬之液 晶分'的傾斜角度不同，俾能改善不同視角情況下亮度不 均之問題。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已’本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限 於上述貫施例。 15 【圖式簡單說明】 圖1係習知多區域垂直配向液晶顯示裝置的結構示意圖。 圖2係習知多區域垂直配向液晶顯示裝置之其中一個晝素 單元的電路示意圖。 圖3係本發明一較佳實施例之畫素單元的電路示意圖。 2〇圖4係本發明一較佳實施例之晝素單元的晝素電壓波形示 意圖。 圖5係本發明一較佳實施例之垂直配向型液晶顯示裝置的 剖視圖。 圖6係本發明一較佳實施例之畫素單元的佈線圖。 15 1300872 • 圖7係習知垂直配向型液晶顯示裝置的ν-τ曲線示魚圖。 圖8係本發明所提供之配向型液晶顯示襞置的ν_τ曲線示音 圖。 ' 圖9係習知垂直配向型液晶顯示裝置的色調曲線示意圖。 • 5 圖1 0係本發明所提供之配向型液晶顯示裝置的色調曲線示 意圖。 【主要元件符號說明】 11 共同電極 ill 12 121，591，592,593,594 13,551，552,553 141，142，143，144,521，522,523,524 15,501，502,503 2,3 1，21，22,301，302,61，62 211，221，351，352,63 212,222,371，372 213,223 液晶電容 214,224,361，362 31，67 控制線 32 33 搞合訊號線3 4 5 11，5 12液晶層 52 53 閘極絕緣層 56 第一基板 弟二基板 晝素電極 凸起物 液晶分子 狹縫 晝素單元 φ 次晝素單元 薄膜電晶體 輔助電容 共同電壓 資料線 共同電壓線 玻璃基板 彩色濾光片 φ 54 1300872 保護層 57 共同導電層 582,64 共同電極 581，65耦合電極 垂直配向層 60 閘極匯流排接線 66 耦合電極匯流排接線68 共同電極匯流排接線6 9

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Claims (1)

1. 97年6月修正頁 吶年4月[丨 0修疋替換頁丨 十、申請專利範圍： L 一種垂直配向型液晶顯示裝置之畫素單元電路，包 括： 第一個次畫素單元（First subpixel )，係包括一第一 • 5薄膜電晶體、一第一液晶電容、及一第一輔助電容，該第 • 一薄膜電晶體之源極與一資料線電性連接，該第一薄膜電 晶體之閘極與一控制線電性連接，該第一薄膜電晶體之汲 φ 極與該第一液晶電容之一端及該第一辅助電容之一端電性 連接；以及 10 第一個次畫素單元（Second subpixel )，係包括一第 ，薄膜電晶體、一第二液晶電容、及一第二輔助電容，該 第二薄膜電晶體之源極與該資料線電性連接，該第二薄膜 電晶體之閘極與該控制線電性連接，該第二薄膜電晶體之 汲極與該第二液晶電容之一端及該第二輔助電容之一端電 15 性連接； 中”亥第輔助電谷之另一端與一提供一麵合電極電壓之 相合訊號線電性連接，該第二辅助電容之另一端則與一提 供一共同電壓之共同電壓線電性連接，以使得該第一個次 晝素單元的晝素電壓與該第二個次晝素單元的晝素電壓不 20 同。 2·如申凊專利範圍第1項所述之晝素單元電路，其中 該耦合電極電壓為一交流電壓，該共同電壓為一直流電壓。 3·如申請專利範圍第丨項所述之畫素單元電路，其中 忒耦合訊號線之材質與該資料線之材質相同。 18 1300872 4.如争請專利範圍第丨項所述之畫素單元電路，其中 該控制線之材質與該共同電壓線之材質相同。 5·如申請專利範圍第1項所述之畫素單元電路，其中

   10 該第-個次晝素單元之畫素電壓與該第二個次晝素單元之 畫素電壓的差值為1〜3伏。 产6.如申請專利範圍第丨項所述之畫素單元電路，其中 該第個-人畫素單兀呈現不同畫素時，該耦合訊號線提供 之耦合電極電壓係相對地不同。 7·如申喷專利範圍弟1項所述之畫素單元電路，其中 該麵合訊號線提供之麵合電極電壓能被分為不同極性與不 同大小之電壓值。 8·如申請專利範圍第丨項所述之畫素單元電路，其中 該第一個次畫素單元與該第二個次晝素單元被布局於一基 板上，且該第一個次畫素單元與該第二個次畫素單元之布 15 局被配置為一棋盤格圖形。 9· 一種垂直配向型液晶顯示裝置，包括： 一第一基板，包括有複數個凸起物與一共同電極，該 共同電極位於該第一基板之表面，該等凸起物位於該共°同 電極之部份表面；以及 2〇 一第二基板，包括有複數個晝素電極與複數個狹縫， 該等晝素電極位於該第二基板之表面，該等狹縫位於該等 晝素電極之間，其中該第一基板與該第二基板形成有複數 畫素單元，每一晝素單元更包括： 19 1300872 _ =^年&月~曰修正替換頁 一第一個次晝素單元（First subpixel )，係包括一第一 薄膜電晶體、一第一液晶電容、及一第一輔助電容，該第 一薄膜電晶體之源極與一資料線電性連接，該第一薄膜電 晶體之閘極與一控制線電性連接，該第一薄膜電晶體之汲 5極與該第一液晶電容之一端及該第一輔助電容之一端電性 連接；以及 一第一個次畫素單元（Second subpixel )，係包括一第 二薄膜電晶體、一第二液晶電容、及一第二辅助電容，該 第二薄膜電晶體之源極與該資料線電性連接，該第二薄膜 10電晶體之閘極與該控制線電性連接，該第二薄膜電晶體之 汲極與該第二液晶電容之一端及該第二輔助電容之一端電 性連接； 其中該第一輔助電容之另一端與一提供一耦合電極電壓之 15

   耦合訊號線電性連接，該第二輔助電容之另一端則與一提 供一共同電壓之共同電壓線電性連接，以使得該第一個次 晝素單兀的畫素電壓與該第二個次晝素單元的畫素電壓不 同0 ^ 1 〇·如申請專利範圍第9項所述之垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該耦合電極電壓為一交流電壓，該共同電壓 20 一直流電壓。 … U ·如申請專利範圍第9項所述之垂直配向型液晶顯示 裝置其中该耦合訊號線之材質與該資料線之材質相同。 ^ 12·如申请專利範圍第9項所述之垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該控制線之材質與該共同電壓線之材質相同。 20 1300872 r--_ η年哪日修正替換頁 13.如申請專利範圍第9項所述之垂直配向型液晶顯示 裝置’其中該第一個次畫素單元之畫素電壓與該第二個次 畫素單元之晝素電壓的差值為1〜3伏。 14·如申請專利範圍第9項所述之垂直配向型液晶顯示 5裝置，其中該第一個次畫素單元呈現不同畫素時，該耦合 5虎線k供之輕合電極電麼係相對地不同。 15.如申請專利範圍第9項所述之垂直配向型液晶顯示 裝置，其中該輕合訊號線提供之輕合電極電壓 > 同極性與不同大小之電壓值。 ^不 10 ，詈16·::二專利範圍第9項所述之垂直配向型液㈣^ 裝置，其中該弟-個次晝素單元與該第二個次晝素草 布局被配置為一棋盤格圖形。

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