CN100416380C - 主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器 - Google Patents

Abstract

一种光学自我补偿双折射型液晶显示器，主动组件数组结构，由一基板及配于基板上多个的扫描配线、资料配线、主动组件及像素电极构成；每一像素电极具有多个微狭缝，且跨过微狭缝的电场方向与光学自我补偿双折射型液晶层的摩擦配向方向夹一角度。光学自我补偿双折射型液晶显示器，包括：主动组件数组结构；一对向基板，其上有一共享电极；二配向膜，配于主动组件数组结构与对向基板上；及一光学自我补偿双折射型液晶层，配于配向膜间，藉配向膜进行平行配向。当施加电压于像素电极时，光学自我补偿双折射型液晶分子在微狭缝区域产生扭曲排列，快速由展曲态转换成弯曲态；之后经液晶分子间弹性力传递可加快整个像素区域液晶分子转换时间，而可达到液晶显示器快速暖机的目的。

Description

主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种电学电通信技术领域图像通信中的光学自我补偿双折射型液晶显示器的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器，特别是涉及一种适于将一光学自我补偿双折射型液晶层，快速地由展曲态产生扭曲排列进而转换为弯曲态，可缩短液晶分子由展曲态转换为弯曲态所需要的时间，而可加快整个像素区域的液晶分子的转换时间，进而可达到使光学自我补偿双折射型液晶显示器快速暖机功效的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器。

背景技术

针对多媒体社会的急速进步，多半受惠于半导体组件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)因具有优异的显示品质与其经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人在桌上操作多数终端机/显示器装置的环境，或是以环保的观点切入来看，若以节省能源的潮流加以预测，阴极射线管因为空间利用以及能源消耗上仍存在很多问题，而对于轻、薄、短、小以及低消耗功率的需求无法有效的提供解决之道。因此，具有高画质、空间利用效率加、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，TFT LCD)已逐渐成为市场的主流。

液晶显示器根据所使用的液晶种类、驱动方式与光源配置位置等的不同而区分成许多种类。其中，光学自我补偿双折射型液晶显示器(Opticallyself-Compensated Birefringence Liquid Crystal Display，OCB LCD)具有极快的反应速度，可提供计算机在播放动画或电影等快速变化的连续画面时，更加流畅的画面表现，非常适合于高阶液晶显示器的应用。但是光学自我补偿双折射型液晶显示器必须让液晶分子经由展曲态(Sp1ay state)到弯曲态(Bend state)的转换后，才能进入待机状态，提供快速反应的工作表现。

请参阅图1A、图1B所示，图1A是展曲态的光学自我补偿双折射型液晶分子的结构示意图，图1B是弯曲态的光学自我补偿双折射型液晶分子的结构示意图。如图1A、图1B所示，光学自我补偿双折射型液晶分子100是配置于上基板110与下基板120之间。其中，上基板110与下基板120分别具有摩擦配向方向(rubbing direction)互相平行的配向膜(alignmentlayer)。当光学自我补偿双折射型液晶分子100未受到外加电场作用时，是以展曲态方式排列；而当光学自我补偿双折射型液晶显示器欲进入待机状态时，必须施加垂直上基板110的电场于光学自我补偿双折射型液晶分子100上，以使其渐渐转变为弯曲态。现有习知的光学自我补偿双折射型液晶显示器中，像素若要正常驱动，需要数分钟的时间来进行这个转换过程，即在进入待机状态前，需要长时间暖机(warm up)。但是，这对于液晶显示器所应具备的随开即用的特性十分不利。因此，要让光学自我补偿双折射型液晶显示器更容易为消费者所接受，快速转换(Fast transition)是必须的。

在现有技术中，一是经由特殊的驱动方法来达到快速转换的目的，另一则是经由特殊的像素设计(Pixel design)，使部分区域的液晶分子改变排列方式，以加速其由展曲态至弯曲态的转换过程。

由此可见，上述现有的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。

为了解决现有的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器的缺陷，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决的道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器所存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型的光学自我补偿双折射型液晶显示器，能够改进一般现有的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服上述现有的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器存在的缺陷，而提供一种新型结构的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器，所要解决的主要技术问题是使其可以缩短液晶分子由展曲态转换为弯曲态所需要的时间，而可加快整个像素的转换时间，进而可达到使光学自我补偿双折射型液晶显示器快速暖机的功效，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种主动组件数组结构，适于将一光学自我补偿双折射型液晶层快速地由展曲态产生扭曲排列进而转换为弯曲态，该主动组件数组结构包括：一基板；多个扫描配线，配置于该基板上；多个数据配线，配置于该基板上，其中任意两条相邻的该些扫描配线与任意两条相邻的该些资料配线之间的区域为一像素区域；多个主动组件，配置于该基板上，其中该些主动组件是配置于该些扫描配线与该些资料配线交叉处，且该些主动组件分别与对应的该些扫描配线以及该些资料配线电性连接；以及多个像素电极，配置于该些像素区域上，且分别与对应的该些主动组件电性连接，其中每一该些像素电极具有多个微狭缝，且跨过该些微狭缝的电场方向与该光学自我补偿双折射型液晶层的配向方向夹一角度。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的主动组件数组结构，其更包括一主狭缝，其中该些微狭缝是由该主狭缝的两侧边突出，以在每一该些像素电极上构成多个齿状突出。

前述的主动组件数组结构，其中所述的该些扫描配线是彼此平行排列于该基板上，而该些资料配线是彼此平行排列于该基板上，且该些扫描配线是垂直于该些资料配线。

前述的主动组件数组结构，其中所述的该些主动组件包括薄膜晶体管。

前述的主动组件数组结构，其中所述的该些像素电极为透明电极。

前述的主动组件数组结构，其中所述的该些像素电极为反射电极。

前述的主动组件数组结构，其中所述的该些微狭缝的宽度小于该光学自我补偿双折射型液晶层的厚度。

本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种由上述主动组件数组结构制成的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其包括：一上述的主动组件数组结构；一对向基板，该对向基板上具有一共享电极；二配向膜，配置于该主动组件数组结构与该对向基板上；以及一光学自我补偿双折射型液晶层，配置于该些配向膜之间，并借由该些配向膜进行平行配向。

本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其中所述的该些扫描配线是彼此平行排列于该基板上，而该些资料配线是彼此平行排列于该基板上，且该些扫描配线是垂直于该些资料配线。

前述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其中所述的该些主动组件包括薄膜晶体管。

前述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其中所述的该些像素电极为透明电极。

前述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其中所述的该些像素电极为反射电极。

前述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其中所述的该些微狭缝的宽度小于该光学自我补偿双折射型液晶层的厚度。

前述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其中所述的对向基板为一彩色滤光片。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下：

本发明提出一种主动组件数组结构，适于将一光学自我补偿双折射型液晶层，快速地由展曲态产生扭曲排列进而转换为弯曲态。该主动组件数组结构，是由一基板以及配置于基板上的多个扫描配线(gate line)、多个资料配线(data line)、多个主动组件(active element)与多个像素电极(pixel electrode)所构成。其中，任意两条相邻的扫描配线与任意两条相邻的资料配线之间的区域为一像素区域。主动组件是配置于扫描配线与资料配线交叉处，且主动组件分别与对应的扫描配线以及资料配线电性连接。像素电极是配置于像素区域上，且分别与对应的主动组件电性连接，其中每一像素电极具有多个微狭缝(fine slit)，且跨过微狭缝的电场方向与光学自我补偿双折射型液晶层的摩擦配向方向夹一角度，而微狭缝的宽度小于光学自我补偿双折射型液晶层的厚度。

基于前述发明目的，本发明还提出一种光学自我补偿双折射型液晶显示器。该光学自我补偿双折射型液晶显示器，是由一前述本发明提出的主动组件数组结构、一对向基板、二配向膜与一光学自我补偿双折射型液晶层所构成。其中，对向基板例如是一彩色滤光片，其上具有一共享电极，配向膜配置于主动组件数组结构与对向基板上，光学自我补偿双折射型液晶层配置于两配向膜之间，并借由两配向膜进行平行配向。

借由微狭缝的结构设计，当施加电压于像素电极进行操作时，光学自我补偿双折射型液晶分子将会受到电场影响，而在微狭缝区域产生扭曲(twist)排列，并进而快速的自展曲态转换成弯曲态。而在此局部区域的光学自我补偿双折射型液晶分子排列状态的快速转换后，再经由光学自我补偿双折射型液晶分子间弹性力的传递，便可以加快整个像素的转换时间，进而可达到使光学自我补偿双折射型液晶显示器快速暖机的目的。

综上所述，根据本发明所提出的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器，其至少具有下列优点：

1、由于在像素电极上所形成的微狭缝的作用，带动整个像素区域的光学自我补偿双折射型液晶迅速转换为弯曲态，因而可较现有习知的光学自我补偿双折射型液晶显示器具有暖机时间较短的优点。

2、本发明的光学自我补偿双折射型液晶显示器，在制作上可与现有制程兼容，并不会造成制造成本上的负担，从而具有产业的广泛利用价值。

综上所述，本发明特殊的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器，其主动组件数组结构，是由一基板以及配置于基板上的多个扫描配线、多个资料配线、多个主动组件及多个像素电极所构成。其中，每一像素电极具有多个微狭缝，且跨过微狭缝的电场方向与光学自我补偿双折射型液晶层的摩擦配向方向夹一角度。当施加电压于像素电极时，光学自我补偿双折射型液晶分子将在微狭缝区域产生扭曲排列，并进而快速的由展曲态转换成弯曲态。之后，经由液晶分子间弹性力的传递，便可以缩短液晶分子由展曲态转换为弯曲态所需要的时间，即可以加快整个像素区域的液晶分子的转换时间，进而可以达到使光学自我补偿双折射型液晶显示器快速暖机的目的。本发明具有上述诸多的优点及实用价值，其在产品结构上确属创新，较现有的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器具有增进的多项功效，不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的优良效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，且具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1A是展曲态的光学自我补偿双折射型液晶分子的结构示意图。

图1B是弯曲态的光学自我补偿双折射型液晶分子的结构示意图。

图2是根据本发明提出的较佳实施例中，主动组件数组结构的示意图。

图3是根据本发明所提出的较佳实施例中，光学自我补偿双折射型液晶显示器沿图2中I-I′剖面线的剖面图。

图4是根据本发明所提出的较佳实施例中，微狭缝附近区域的光学自我补偿双折射型液晶分子的动作示意图。

100：光学自我补偿双折射型液晶分子    110：上基板

120：下基板                          200：主动组件数组结构

205：光学自我补偿双折射型液晶分子

207：光学自我补偿双折射型液晶层      210：基板

212：对向基板                        215：配向膜

217：共享电极                        220：扫描配线

230：资料配线                        240：主动组件

250：像素电极                        260：像素区域

270：主狭缝                          280：微狭缝

285：齿状突出                        290：摩擦配向方向

300：光学自我补偿双折射型液晶显示器    E：电场

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的主动组件数组结构及其光学自我补偿双折射型液晶显示器其具体结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图2所示，是根据本发明提出的较佳实施例中，主动组件数组结构的示意图。本发明较佳实施例的主动组件数组结构200，是由一基板210以及配置于基板210上的多个扫描配线220、多个资料配线230、多个主动组件240及多个像素电极250所构成，其中：

该扫描配线220，是彼此平行排列于基板210上；

该资料配线230，是彼此平行排列于基板210上，且扫描配线220是垂直于资料配线230；

该任意两条相邻的扫描配线220与任意两条相邻的资料配线230之间的区域为一像素区域260。

该主动组件240，例如是薄膜晶体管，配置于扫描配线220与资料配线230交叉处，且主动组件240分别与对应的扫描配线220以及资料配线230电性连接。

该像素电极250，例如是为透明电极或反射电极，配置于像素区域260上，且分别与对应的主动组件240电性连接。

请继续参阅图2所示。其中，上述的每一像素电极250，具有一主狭缝270，该主狭缝270的两侧边突出有多个微狭缝280，以在每一像素电极250上构成多个齿状突出(jag)285。此外，跨过微狭缝280的电场方向与光学自我补偿双折射型液晶层的摩擦配向方向290夹一角度，而微狭缝280的宽度小于光学自我补偿双折射型液晶层的厚度。

请参阅图3所示，是根据本发明所提出的较佳实施例中，光学自我补偿双折射型液晶显示器沿图2中I-I′剖面线的剖面图。请同时参阅图2、图3所示，本发明较佳实施例的光学自我补偿双折射型液晶显示器300，是由一前述根据本发明所提出的主动组件数组结构200、一对向基板210、二配向膜215及一光学自我补偿双折射型液晶层207所构成，其中：

该对向基板210，例如是一彩色滤光片，其上具有一共享电极212；

该配向膜215，配置于主动组件数组结构200与对向基板210上；

该光学自我补偿双折射型液晶层207，配置于上述两配向膜215之间，并借由该两配向膜215进行平行配向。

请参阅图4所示，是根据本发明所提出的较佳实施例中，微狭缝附近区域的光学自我补偿双折射型液晶分子的动作示意图。如图4所示，本发明较佳实施例中的光学自我补偿双折射型液晶分子205的初始排列为沿摩擦配向方向290的展曲态。当施加电压于像素电极250时，一般的区域内的光学自我补偿双折射型液晶分子205，会因为受到垂直初始排列方向(沿y轴方向)的电场E而以z轴为旋转轴，渐渐提高其倾角，逐渐成为非对称展曲态(asymmetric splay state)，由于该光学自我补偿双折射型液晶分子205由展曲态转换为弯曲态时，其液晶弹性能的变化是为不连续的，所以必须在较长时间的电场影响下，才会完成转换过程。

另一方面，在微狭缝280区域则会因为此特殊结构而造成附近电场的变化，使得该光学自我补偿双折射型液晶分子205将会另外感受到沿z轴的电场，再搭配与沿z轴的电场夹有一夹角的适当选择的液晶摩擦配向方向290，将可以使得光学自我补偿双折射型液晶分子205会产生以y轴为旋转轴的扭曲，因为光学自我补偿双折射型液晶分子205由展曲态转换至扭曲态，以及再由扭曲态转换至弯曲态时的弹性能变化是为连续的，所以能够迅速的完成转换过程而在此区域形成弯曲态。因而，此区域即可作为整个像素的转换起点，借由液晶的弹性力从此区域向外将弯曲态扩展至整个像素，而可达到快速转换的目的。

值得注意的是，根据本发明所提出的较佳实施例中，主动组件数组结构的每一像素电极亦可不具有一主狭缝，而仅具有多个微狭缝，仍可以使自我补偿双折射型液晶分子快速完成由展曲态至弯曲态的转换过程。

综上所述，根据本发明所提出的光学自我补偿双折射型液晶显示器，由于在像素电极上所形成的微狭缝的作用，带动整个像素区域的光学自我补偿双折射型液晶迅速转换为弯曲态，因而较现有习知光学自我补偿双折射型液晶显示器具有暖机时间较短的优点。此外，本发明的光学自我补偿双折射型液晶显示器在制作上与现有制程兼容，并不会造成制造成本上的负担。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1. 一种主动组件数组结构，适于将一光学自我补偿双折射型液晶层快速地由展曲态产生扭曲排列进而转换为弯曲态，其特征在于该主动组件数组结构包括：

一基板；

多个扫描配线，配置于该基板上；

多个数据配线，配置于该基板上，其中任意两条相邻的该些扫描配线与任意两条相邻的该些资料配线之间的区域为一像素区域；

多个主动组件，配置于该基板上，其中该些主动组件是配置于该些扫描配线与该些资料配线交叉处，且该些主动组件分别与对应的该些扫描配线以及该些资料配线电性连接；以及

多个像素电极，配置于该些像素区域上，且分别与对应的该些主动组件电性连接，每一该些像素电极具有一主狭缝与多个微狭缝，其中该些微狭缝是由该主狭缝的两侧边突出，以于每一该些像素电极上构成多个齿状突出，且跨过该些微狭缝的电场方向与该光学自我补偿双折射型液晶层的配向方向夹一角度。

2. 根据权利要求1所述的主动组件数组结构，其特征在于其中所述的该些扫描配线是彼此平行排列于该基板上，而该些资料配线是彼此平行排列于该基板上，且该些扫描配线是垂直于该些资料配线。

3. 根据权利要求1所述的主动组件数组结构，其特征在于其中所述的该些主动组件包括薄膜晶体管。

4. 根据权利要求1所述的主动组件数组结构，其特征在于其中所述的该些像素电极为透明电极。

5. 根据权利要求1所述的主动组件数组结构，其特征在于其中所述的该些像素电极为反射电极。

6. 根据权利要求1所述的主动组件数组结构，其特征在于其中所述的该些微狭缝的宽度小于该光学自我补偿双折射型液晶层的厚度。

7. 一种由权利要求1主动组件数组结构制成的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其特征在于其包括：

一权利要求1的主动组件数组结构；

一对向基板，该对向基板上具有一共享电极；

二配向膜，配置于该主动组件数组结构与该对向基板上；以及

一光学自我补偿双折射型液晶层，配置于该些配向膜之间，并借由该些配向膜进行平行配向。

8. 根据权利要求7所述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其特征在于其中所述的该些扫描配线是彼此平行排列于该基板上，而该些资料配线是彼此平行排列于该基板上，且该些扫描配线是垂直于该些资料配线。

9. 根据权利要求7所述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其特征在于其中所述的该些主动组件包括薄膜晶体管。

10. 根据权利要求7所述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其特征在于其中所述的该些像素电极为透明电极。

11. 根据权利要求7所述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其特征在于其中所述的该些像素电极为反射电极。

12. 根据权利要求7所述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其特征在于其中所述的该些微狭缝的宽度小于该光学自我补偿双折射型液晶层的厚度。

13. 根据权利要求7所述的光学自我补偿双折射型液晶显示器，其特征在于其中所述的对向基板为一彩色滤光片。

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