CN101354503B - 液晶显示面板及其像素结构 - Google Patents

Abstract

一种像素结构，包括至少一像素电极与至少一配向电极。像素电极设于一基板上，且像素电极具有一中心开口。配向电极设于像素电极与基板之间，其包括一配向部设于中心开口下方并对应中心开口。配向电极的配向电压大于像素电极的像素电压。本发明的液晶显示面板的像素结构利用配向电极进行多区域配向，因此不需设置配向凸块。另外，像素结构利用第一共通电极进行像素结构边缘的配向，因此具有较佳的整体配向效果以及较快速的反应时间，并且第一共通电极的设置可缩小配向电极的尺寸，提高像素结构的开口率。此外，配向电极与像素电极的制造工艺极限较配向凸块的制造工艺极限为高，因此将配向电极设置于高解析度的液晶显示面板时不会影响解析度。

Description

液晶显示面板及其像素结构

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板及其像素结构，尤其涉及一种设置有配向电极的多区域垂直配向型液晶显示面板的像素结构。

背景技术

液晶显示器已被广泛地应用在各式电子产品，如手机、个人数字助理及笔记本电脑等，而且随着大尺寸薄型平面电视的快速发展，具有轻薄短小特性的液晶电视更是扮演着相当重要的角色，进而逐渐取代阴极射线管(CRT)电视成为薄型平面电视的主流。然而由于液晶显示面板具有视角狭窄的先天缺点，成为其发展上的限制条件，因此具有广视角的多区域垂直配向型(multi-domain vertical alignment，MVA)液晶显示面板便顺应而生。

请参考图1。图1为公知多区域垂直配向型液晶显示面板的像素结构的示意图。如图1所示，公知多区域垂直配向型液晶显示面板的像素结构10包括第一基板12、第二基板14与液晶层16，其中液晶层16填充于第一基板12与第二基板14之间。第一基板12上设置有像素电极18，而第二基板14上则设置有彩色滤光片20、共通电极22与配向凸块24。液晶层16借由配向凸块24的设置而形成多区域配向。另外，第二基板14对应于配向凸块24的位置还设置有黑色遮光图案26，借此遮蔽配向凸块24周围的漏光。

公知利用配向凸块24进行配向的像素结构10具有如下缺点：首先，制作配向凸块24必须增加第二基板14的制造工艺，会增加制造工艺成本；其次，配向凸块24的周围会产生漏光，而必须设置黑色遮光图案26进行遮光，而为了有效遮蔽漏光，黑色遮光图案26的尺寸必须大于配向凸块24的尺寸，因此造成开口率下降；另外，配向凸块24的制作受限于制造工艺极限而具有最小尺寸，因此在高解析度的液晶显示面板内，配向凸块24的存在也会造成开口率下降。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种多区域垂直配向型液晶显示面板的像素结构，以提高多区域配向能力并提高开口率。

为达上述目的，本发明提供一种像素结构，设置在一基板上，像素结构包括至少一像素电极、至少一共通电极与至少一配向电极。像素电极设于基板上，且像素电极具有一中心开口。共通电极设于基板的像素电极的周围。配向电极设于像素电极与基板之间，其包括一配向部设于中心开口下方并对应中心开口。配向电极的配向电压大于该像素电极的像素电压。像素电极、共通电极以及配向电极彼此电性分离。

为达上述目的，本发明提供一种像素结构，设置在一基板上，像素结构包括至少一像素电极与至少一配向电极。像素电极设于基板上，且像素电极具有一中心开口。配向电极设于像素电极与基板之间，其包括一配向部设于中心开口下方并对应中心开口。配向电极的配向电压大于像素电极的像素电压。并且像素电极以及配向电极彼此电性分离。

为达上述目的，本发明提供一种液晶显示面板，其包括：一第一基板，包括一第一基板、一第二基板与一液晶层。第一基板包括至少一像素电极、至少一第一共通电极与至少一配向电极。像素电极设于第一基板上，且像素电极具有一中心开口。第一共通电极设于第一基板的像素电极的周围。配向电极设于像素电极与第一基板之间，其包括一配向部设于中心开口下方并对应中心开口。配向电极的配向电压大于像素电极的像素电压。第二基板与第一基板相对设置，其包括一第二共通电极，对应像素电极。液晶层设于第一基板与第二基板之间。

本发明的液晶显示面板的像素结构利用配向电极进行多区域配向，因此不需设置配向凸块。另外，像素结构利用第一共通电极进行像素结构边缘的配向，因此具有较佳的整体配向效果以及较快速的反应时间，并且第一共通电极的设置可缩小配向电极的尺寸，提高像素结构的开口率。此外，配向电极与像素电极的制造工艺极限较配向凸块的制造工艺极限为高，因此将配向电极设置于高解析度的液晶显示面板时不会影响解析度。

附图说明

图1为公知多区域垂直配向型液晶显示面板。

图2与图3为本发明的液晶显示面板的像素结构的第一优选实施例的示意图。

图4与图5为本发明的液晶显示面板的像素结构的第二优选实施例的示意图。

图6与图7为本发明的液晶显示面板的像素结构的第三优选实施例的示意图。

图8与图9为本发明的液晶显示面板的像素结构的第四优选实施例的示意图。

图10A为本发明的像素结构处于开启状态时亮度分布图。

图10B为本发明的像素结构处于开启状态时等电位线的分布与液晶分子的排列的示意图。

图11A本发明的像素结构处于关闭状态时亮度分布图。

图11B为本发明的像素结构处于关闭状态时等电位线的分布与液晶分子的排列的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10     像素结构            12    第一基板

14     第二基板            16    液晶层

18     像素电极            20    彩色滤光片

22     共通电极            24    配向凸块

26     黑色遮光图案        30    像素结构

32     第一基板            34    第二基板

36     液晶层              38    像素电极

38a    中心开口            38b   条状开口

40     第一共通电极        42    配向电极

42a    配向部              44    介电层

46     第二共通电极        50    像素结构

60     像素结构            70    像素结构

具体实施方式

为使熟悉本发明所属技术领域的普通技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的数个优选实施例，并配合所附附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的效果。

请参考图2与图3。图2与图3为本发明的液晶显示面板的像素结构的第一优选实施例的示意图，其中图2为一俯视图，图3为沿图2的切线33’的一剖面示意图，且为清楚显示本发明的特色，图示中仅绘示出液晶显示面板的单一像素结构，且下文的说明以单一像素结构加以描述。如图2与图3所示，本实施例的液晶显示面板为一多区域垂直配向型液晶显示面板，其像素结构30包括第一基板32、第二基板34与液晶层36，其中第一基板32与第二基板34为相对设置，而液晶层36则设置于第一基板32与第二基板34之间。第一基板32与第二基板34两者均为透光基板，例如玻璃基板、石英基板或塑胶基板。第一基板32(也可称为例如阵列基板或薄膜晶体管基板)上包括至少一像素电极38、至少一第一共通电极40与至少一配向电极42，其中像素电极38的材料包括透光导电材料，例如氧化铟锡(ITO)，而第一共通电极40与配向电极42的材料包括不透光导电材料，例如金属，但不以此限。像素电极38具有至少一中心开口38a，其可为圆形开口但不以此为限；第一共通电极40设置于像素电极38的周围并可环状包围像素电极38，且第一共通电极40设置于像素电极38的下方而像素电极38并未与第一共通电极40重叠；配向电极42设置于像素电极38与第一基板32之间，且其包括一配向部42a设于像素电极38的中心开口38a下方并对应中心开口38a。

在本实施例中，配向电极42的配向部42a具有一圆形图案，且配向部42a的尺寸略大于像素电极38的中心开口38a的尺寸，借此可增加制造工艺上对位的宽容度，且配向电极42的配向部42a在此也具有遮蔽漏光的作用。像素电极38与配向电极42之间设置有至少一介电层44，借此像素电极38与配向电极42可保持电性分离。像素电极38与薄膜晶体管的漏极(图未示)电性连接，并可接受薄膜晶体管传送的像素电压、第一共通电极40具有共通电压，而配向电极42则具有配向电压，且三者彼此电性分离，其中像素电压可驱动液晶分子使其倾倒，借以控制显示灰阶；配向电极42的配向电压则用来配向，借此在不需设置配向凸块的状况下，即可使液晶层36产生多区域配向的效果；第一共通电极40的共通电压可对像素结构30边缘的液晶分子进行配向，使得配向电极42的尺寸缩小，且第一共通电极40的设置也可加快液晶分子反应速度。

本发明的液晶显示面板为垂直配向型，其中配向电极42的配向电压可为固定电压，或是与像素电极38的像素电压可具有相同相位(配向电极42为脉冲电压，配合像素电极38同步开关，而同步具有相同的高低电位)，且配向电极42的配向电压大于像素电极38的像素电压，例如配向电极42的配向电压的绝对值大于像素电极38的像素电压的绝对值约2V到15V，但并不以此为限。配向电压的大小可视介电层44的厚度与介电常数的不同而加以调整，以达到较佳的配向效果，举例而言，若介电层44的厚度较薄，则可使用较低的配向电压，而若介电层44的厚度较厚，则可使用较高的配向电压。另外，第二基板34面对第一基板32的表面还可设置有第二共通电极46。

在本实施例中，配向电极42与第一共通电极40由不同层导电层所构成，例如配向电极42为第三层金属层，而第一共通电极40为第四层金属层，但不以此为限。举例而言，配向电极42可由第四层金属层所构成，而第一共通电极40可由第三层金属层所构成，也或者配向电极42与第一共通电极40可由同层金属层所构成，而在两者交叉区域则可利用其它导电层以跨接方式使两者不致电性连接，借此分别接收不同电压信号。

本发明除上述第一优选实施例外，还具有其它优选实施例，将于下文中依序说明，而为便于比较本发明各实施例的异同，下文所述的各实施例与前述第一优选实施例使用相同的元件符号标注相同的元件，且不再对相同元件作重复赘述。请参考图4与图5。图4与图5为本发明的液晶显示面板的像素结构的第二优选实施例的示意图，其中图4为一俯视图，图5为沿图4的切线55’的一剖面示意图。如图4与图5所示，与前述第一实施例不同之处在于，本实施例的液晶显示面板的像素结构50的像素电极38还包括至少一条状开口(slit opening)38b，其中条状开口38b的一端邻近中心开口38a。举例而言，像素电极38较佳可包括多个该条状开口38b，并呈辐射状分布于中心开口38a的周围。条状开口38b的位置无电场产生，而设置条状开口38b的目的在于进一步加强配向效果，并可减少液晶分子的反应时间。条状开口38b的形状、数目与配置可视配向效果加以变更，而不以图4所绘示的优选实施方式为限。

请参考图6与图7。图6与图7为本发明的液晶显示面板的像素结构的第三优选实施例的示意图，其中图6一俯视图，图7为沿图6的切线77’的一剖面示意图。如图6与图7所示，与前述第一实施例不同之处在于，本实施例的液晶显示面板的像素结构60包括多个高分子聚合配向物(polymerstability alignment)62，设于像素电极38上，而形成辅助配向层，也即像素电极38面对第二基板34的一侧，且配向高分子聚合也可设置于第二基板34面对第一基板32的一侧。高分子聚合配向物借由外加固化电压进行配向，再加上例如紫外光照射单体使单体聚合而成，其具有增加配向能力与减少液晶反应时间等优点。

请参考图8与图9。图8与图9为本发明的液晶显示面板的像素结构的第四优选实施例的示意图，其中图8为一俯视图，图9为沿图8的切线99’的一剖面示意图。如图8与图9所示，本实施例的液晶显示面板的像素结构70包括数个高分子聚合配向物62，设于像素电极38面对第二基板34的一侧，以及第二基板34面对第一基板32的一侧，借此增加配向能力。此外，像素电极38包括多个该条状开口38b，并呈辐射状分布于中心开口38a的周围，也可进一步加强配向效果。

请参考图10A、图10B、图11A与图11B。图10A为本发明的像素结构处于开启状态时亮度分布图、图10B为本发明的像素结构处于开启状态时等电位线的分布与液晶分子的排列的示意图、图11A本发明的像素结构处于关闭状态时亮度分布图、图11B为本发明的像素结构处于关闭状态时等电位线的分布与液晶分子的排列的示意图。例如，当像素结构处于开启状态时，施于像素电极38的像素电极为5V、施于第一共通电极40与第二共通电极46的共通电压为0V、施于配向电极42的配向电压为12V。如图10B所示，借由配向电极42与第一共通电极40的设置，当像素结构处于开启状态时，等电位线的分布可使液晶分子具有优良的多区域配向效果。当像素结构处于开启状态时，可发出分布均匀的光线，如图10A所示。如图11B所示，例如，当像素结构处于关闭状态时，施于像素电极38的像素电极为0V、施于第一共通电极40与第二共通电极46的共通电压为0V、施于配向电极42的配向电压为12V。由于对应配向电极42的液晶分子因配向电极42的存在而发生倾倒，因此对应配向电极42的液晶分子会容许些许光线的穿透，但由不透光材料构成的配向电极42会将光线遮蔽，因此在关闭状态下像素结构不会产生漏光问题，如图11A所示。

综上所述，本发明的液晶显示面板的像素结构具有如下优点：

本发明的像素结构利用配向电极进行多区域配向，而不需设置配向凸块，因此可节省成本。

本发明的像素结构利用第一共通电极进行像素结构边缘的配向，因此具有较佳的整体配向效果以及较快速的反应时间，并且第一共通电极的设置可缩小配向电极的尺寸，提高像素结构的开口率。

配向电极与像素电极的制造工艺极限较配向凸块的制造工艺极限为高，因此将配向电极设置于高解析度的液晶显示面板时不会影响解析度。

本发明的像素结构可设置高分子聚合配向物，进一步加强配向能力与提高反应速度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依照本发明权利要求范围所做的均等变化与修改，均应属本发明的涵盖范围。

Claims (27)

1.一种像素结构，设置在一基板上，该像素结构包括：

至少一像素电极，设于该基板上，且该像素电极具有一中心开口；

至少一共通电极，设于该基板的该像素电极的周围；以及

至少一配向电极，设于该像素电极与该基板之间，其包括一配向部，设于该中心开口下方并对应该中心开口；

其中该配向电极的一配向电压大于该像素电极的一像素电压，并且该像素电极、该共通电极以及该配向电极彼此电性分离。

2.如权利要求1所述的像素结构，其中该配向电极的该配向电压的绝对值大于该像素电极的该像素电压的绝对值约2到15伏特。

3.如权利要求1所述的像素结构，其中该配向电极的该配向电压与该像素电极的该像素电压具有相同相位。

4.如权利要求1所述的像素结构，其中该像素电极还具有至少一条状开口，该条状开口的一端邻近于该中心开口。

5.如权利要求4所述的像素结构，其中该像素电极具有多个该条状开口，呈辐射状分布于该中心开口的周围。

6.如权利要求1所述的像素结构，其还包括多个高分子聚合配向物，设于该像素电极上。

7.如权利要求1所述的像素结构，其中该配向电极设于该中心开口的该配向部具有一圆形图案。

8.如权利要求1所述的像素结构，其中该配向电极包括金属材料。

9.如权利要求1所述的像素结构，其中该配向电极包括不透光导电材料。

10.如权利要求1所述的像素结构，其还包括一介电层，设于该像素电极与该配向电极之间。

11.如权利要求1所述的像素结构，其中该共通电极包括金属材料。

12.如权利要求1所述的像素结构，其中该共通电极环状包围该像素电极。

13.如权利要求1所述的像素结构，其中该像素电极的材料包括透光导电材料。

14.一种像素结构，设置在一基板上，该像素结构包括：

至少一像素电极，设于该基板上，且该像素电极具有一中心开口；以及

至少一配向电极，设于该像素电极与该基板之间，其包括一配向部设于该中心开口下方并对应该中心开口；

其中该配向电极的一配向电压大于该像素电极的一像素电压，并且该像素电极以及该配向电极彼此电性分离。

15.一种液晶显示面板，其包括：

一第一基板，包括：

至少一像素电极，设于该第一基板上，且该像素电极具有一中心开口：

至少一第一共通电极，设于该第一基板的该像素电极的周围；以及

至少一配向电极，设于该像素电极与该第一基板之间，其包括一配向部设于该中心开口下方并对应该中心开口，其中该配向电极的一配向电压大于该像素电极的一像素电压；

一第二基板，与该第一基板相对设置，该第二基板包括一第二共通电极，对应该像素电极；以及

一液晶层，设于该第一基板与该第二基板之间，

其中该像素电极、该第一共通电极以及该配向电极彼此相电性分离。

16.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该配向电极的该配向电压的绝对值大于该像素电极的该像素电压的绝对值约2到15伏特。

17.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该配向电极的该配向电压与该像素电极的该像素电压具有相同相位。

18.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该像素电极还具有至少一条状开口，该条状开口的一端邻近于该中心开口。

19.如权利要求18所述的液晶显示面板，其中该像素电极具有多个该条状开口，呈辐射状分布于该中心开口的周围。

20.如权利要求15所述的液晶显示面板，其还包括多个高分子聚合配向物，设于该像素电极面对该第二基板的一侧。

21.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该配向电极设于该中心开口的该配向部具有一圆形图案。

22.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该配向电极包括金属材料。

23.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该配向电极包括不透光导电材料。

24.如权利要求15所述的液晶显示面板，其还包括一介电层，设于该像素电极与该配向电极之间。

25.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该第一共通电极包括金属材料。

26.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该第一共通电极环状包围该像素电极。

27.如权利要求15所述的液晶显示面板，其中该像素电极的材料包括透光导电材料。

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