CN101726941A

CN101726941A - 垂直配向液晶显示器及其像素结构

Info

Publication number: CN101726941A
Application number: CN200810174961A
Authority: CN
Inventors: 张静潮
Original assignee: Hannstar Display Corp
Current assignee: Hannstar Display Corp
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: CN101726941B

Abstract

本发明公开了一种垂直配向型液晶显示器及其像素结构，显示器包括上衬底及下衬底，下衬底的每两条数据线与每两条扫描线定义两个像素，每个像素包括像素电极与晶体管，两个像素的像素电极之间具有狭缝，其下设置偏压电极；其中，偏压电极具有电压值V_E，像素电极具有电压值V_P，在电压值为正值(positive frame)时V_P＞V_E，在电压值为负值(negativeframe)时V_P＜V_E。

Description

垂直配向液晶显示器及其像素结构

技术领域

本发明涉及一种垂直配向液晶显示器，特别涉及一种垂直配向液晶显示器的像素结构。

背景技术

垂直配向(Vertical Alignment)类型的液晶显示器，例如多域垂直配向(MVA，Multi-domain Vertical Alignment)，改变液晶分子呈非单一方向排列以提高显示器的可视角，并缩短反应时间。

图1显示一种公知的垂直配向液晶显示器。在图1中，为了改变液晶分子12的排列方向，在将像素电极4沉积在下玻璃衬底2的表面上之后，在像素电极4上方形成用于配向控制的凸块6；同样，在制作彩色滤光片时，也在上玻璃衬底14和共用电极10的下方制作凸块8。这样，液晶的排列会受到凸块6、8的影响而呈现稍微倾斜的状态，当像素电极4、共用电极10通电后会产生如图所示的虚线的横向电场，使液晶分子12随者凸块6、8的分布往不同方向倾斜，从而增加可视角。

图2显示了另一种公知的垂直配向液晶显示器，其结构与图1类似，不同的地方在于并不在像素电极4上制作凸块6，而是进行蚀刻工艺以使像素电极4在适当位置形成开口16。而在共用电极10的下表面，仍制作与开口相对位置错开的凸块8。这样，当像素电极4和共用电极10通电后会产生如图所示的虚线的横向电场，使液晶分子12随者凸块8和开口16的分布往不同方向倾斜因而增加可视角。

另一方面，传统的液晶显示器由多条彼此正交的扫描线与数据线构成驱动电路，其中数据线由数据驱动器(data driver or source driver)驱动，而扫瞄线由扫描驱动器(scan driver or gate driver)驱动。由于解析度提高，数据线连带数据驱动器的数量也增加，使得成本提高，为了降低成本，数据线的数量必须降低。

图3显示一种公知液晶显示器的像素结构，为了图示的简洁，仅显示下玻璃衬底，即晶体管衬底部分的上视图。在图中每一列相邻的两个像素电极共用同一数据线，例如，像素电极P1与像素电极P2共用了数据线S2、像素电极P3与P4则共用了数据线S3。另外，每一列相邻的两个像素电极却连接不同的扫描线，例如，相邻两像素电极P1与P2的像素电极P1连接扫描线G1、像素电极P2连接扫描线G2。

另外，中国台湾专利548615号，题为“具有三个相邻像素共用数据线的驱动电路的显示面板”公开一种三个相邻像素电极经由第一开关组、第二开关组、第三开关组选择性地由共用数据线驱动，数据线的数量进一步减少。

前述每一列两个相邻像素电极或三个相邻像素电极共用数据线的技术均可应用于垂直配向型的液晶显示器。但是，不论是利用凸块还是开口在像素区域内增加横向电场，应用上遇到的困难是在像素电极与像素电极之间的配置，例如图3中像素电极P2与像素电极P3之间的配置，必须考虑像素电极间的边缘电场大小与串音干扰(crosstalk)，为了使得液晶分子具有较大的倾斜角度，边缘电场必须足够强大，为了减少串音干扰，像素电极间的距离被增加。但是，像素电极之间的距离增加使得开口率降低，且边缘电场仍不够大、串音干扰仍无法减少到令人满意的程度。

因此，对于垂直配向型的液晶显示器，亟需提供一种新的像素结构，特别是相邻多个像素电极共用数据线的像素结构，可改善公知技术的缺失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直配向型液晶显示器及其像素结构，以便增加像素开口率、增加边缘电场、减少反应时间、减少串音干扰。

根据上述目的，本发明提供一种垂直配向型液晶显示器及其像素结构，包括用于制作彩色滤光片的上衬底，及用于制作晶体管的下衬底，下衬底的每两条数据线与每两条扫描线定义两个像素，每个像素包括像素电极与晶体管，两个像素的像素电极之间具有狭缝，其下设置有偏压电极；其中，偏压电极具有电压值V_E，像素电极具有电压值V_P，在电压值为正值(positiveframe)时V_P＞V_E，在电压值为负值(negative frame)时V_P＜V_E。

附图说明

图1到图3显示了公知垂直配向型液晶显示器；

图4到图13显示了本发明实施例的垂直配向型液晶显示器及其像素结构。

具体实施方式

图4显示本发明实施例的垂直配向型液晶显示器的像素结构，其中像素结构包括用于制作彩色滤光片的上衬底与用于制作晶体管的下衬底，但为了图示的简洁，图中仅显示下衬底30的部分上视图。本发明实施例的垂直配向型液晶显示器其像素结构的下衬底30包括互相正交排列的多条数据线(例如S1-S3)与多条扫描线(例如G0-G5)，每两条数据线与每两条扫描线定义两个像素，每个像素包括像素电极(例如P1-P8)与晶体管(例如T0-T8)，晶体管包括栅极、源极、漏极，该像素电极与该晶体管的漏极连接，经由晶体管的栅极连接扫描线、经由晶体管的源极连接数据线，其中，每一列两个相邻的像素电极共用一条数据线，例如像素电极P1与电极P2共用了数据线S2，像素电极P3与P4则共用了数据线S3。另外，每一列相邻的两个像素电极却连接不同的扫描线，例如，相邻两像素电极P1与P2，像素电极P1连接扫描线G1，像素电极P2连接扫描线G2。此外，在两条数据线与两条扫描线所定义的两个像素电极之间的狭缝下方，配置有偏压电极(例如E1-E2)，偏压电极可达到增加开口率、增加边缘电场、减少串音干扰的目的。

值得注意的是，在图4中以及本发明其它实施例中并未限制晶体管的位置，为了响应不同的驱动方式，例如行反转(row inversion)、点反转(dotinversion)、列反转(column inversion)、帧反转(frame inversion)，晶体管可以形成在其它位置。例如，可以将在图中连接数据线S2与扫描线G3的晶体管T6改为连接数据线S2与扫描线G4，而可以将在图中连接数据线S1与扫描线G4的晶体管T5改为连接数据线S1与扫描线G3。此外，偏压电极(E1、E2)不限于应用在相邻两个像素共用数据线的情形，还可应用于相邻多个像素，例如相邻三个像素共用数据线的情形。

图5是图4在A-A’方向的剖面图，并且加上本发明实施例的垂直配向型液晶显示器的像素结构的上衬底32部分。上衬底32的下方形成彩色滤光片34，彩色滤光片34通过多个色阻36(color resist)组成由多个颜色构成的阵列，而相邻的两个色阻36通过黑矩阵(B1-B3)隔开，黑矩阵具有遮光与提高对比度的作用；以及，在彩色滤光片34下方形成共用电极38。在位置上，色阻36对应于下衬底30的像素电极(P7、P8)，黑矩阵(B1-B3)对应于数据线或扫描线(例如数据线S2与S3)以及在两像素电极之间构成的狭缝(例如像素电极P7与P8之间的狭缝C2)。此外，偏压电极E2设置在狭缝C2的下方。

如图5所示，在本实施例中，偏压电极E2的宽度大于狭缝C2的宽度，黑矩阵B2的宽度大于偏压电极E2的宽度。但在其它实施例中，偏压电极E2的宽度可以等于狭缝C2的宽度；或者，黑矩阵B2的宽度等于偏压电极E2的宽度，后者的情形如本发明另一实施例的图6所示，图6与图5的差异在于黑矩阵B2与偏压电极E2的宽度不同，其余特征与图6相同。注意黑矩阵B2的宽度可不同于黑矩阵B1与B3的宽度。此外，在本实施例中，偏压电极E2与数据线S2、S3属于同一层，也就是，偏压电极E2可与数据线S2、S3在同一制造程序内完成并且两者可具有相同材料。另外，图中未示的其它元件包括：位于衬底上方的栅极；位于栅极上方的绝缘层；配置在同一层位于绝缘层上方的漏极、源极与数据线；位于漏极、源极与数据线上方的防护层；设置在上衬底32与下衬底30之间的液晶层；以及，分别配置在共用电极38下方与像素电极(P7、P8)上方的配向膜帮助液晶分子排列。

由于偏压电极E2可具有遮光的效果，在本发明另一实施例中，改为用偏压电极E2取代黑矩阵B2来遮光，如本发明图8的实施例所示，在偏压电极E2的上方没有配置黑矩阵B2。

在本发明实施例中，偏压电极，例如E2具有的电位为V_E，与共用电极38具有相同的电位，而诸如P7与P8的像素电极具有电位V_P，经由实验发现，为了增加像素电极之间，例如P7与P8之间的边缘电场，V_P要大于V_E，也就是在电压值为正值(positive frame)时V_P＞V_E，在电压值为负值(negative frame)时V_P＜V_E。

本发明的重要特征在于偏压电极配置在像素电极之间的狭缝下方，而为了在垂直配向型液晶显示器的像素区域内增加横向电场，理所当然可以将公知技术附加在本发明中。例如，图8显示本发明另一个实施例，其与图7实施例的差异在于，在上衬底32的共用电极38(或者配向膜)的下方具有凸块40，以增加液晶分子的倾斜角度。在其它实施例中，共用电极38具有多个开口，并搭配像素电极P7、P8具有凸块40或多个开口，使得像素区域内的横向电场增加。在图9的实施例中，与图8实施例的不同之处在于，在邻近数据线S2、S3的下方，具有屏蔽电极42，屏蔽电极42与栅极、扫描线同一层，提供良好的屏蔽效果，减少像素电极P7、P8与数据线S2、S3间的串音干扰。上述图8、图9等特征也可以加在任何本发明其它实施例中。

图10至图13显示了若干种本发明的实施例，与之前的各实施例相同的元件以相同的符号表示，实施例相同的部分不再赘述，只说明不同的部分。参见图10，偏压电极(E1-E4)的长度大约与像素电极(P0-P8)间狭缝的长度相同，且偏压电极并未跨越扫描线(G0-G5)，在此实施例中，偏压电极与扫描线、栅极属于同一层，位于数据线的下方。为了供应电压给各像素电极间的偏压电极，可在同一层设置一条横向电极(未图示)连接各偏压电极。

参见图11，偏压电极(E1-E2)与数据线(S1-S3)位于同一层，偏压电极跨越扫描线(G0-G5)以使每一行像素电极之间的狭缝下的偏压电极互相连接。此外，每一像素电极(P0-P8)内可形成多个开口，以增加横向电场，使液晶分子的倾斜角度增加。值得注意的是，开口的形状、位置没有限制。

参见图12，偏压电极(E1-E2)与数据线(S1-S3)位于同一层，偏压电极跨越扫描线(G0-G5)以使每一行像素电极之间的狭缝下的偏压电极互相连接；同时，每一像素电极(P0-P8)内可形成多个开口，以增加横向电场，使液晶分子的倾斜角度增加；并且，偏压电极(E1-E2)还延伸到像素电极内多个开口的下方，这样可增加电场效应，增加液晶分子的倾斜角度并且减少反应时间。

参见图13，偏压电极(E1-E4)的长度大约与像素电极(P0-P8)间狭缝的长度相同，且偏压电极并未跨越扫描线(G0-G5)，在此实施例中，偏压电极与栅极、扫描线属于同一层，位于数据线的下方。为了供应电压给各像素电极间的偏压电极，可在同一层设置一条横向电极(未示出)以连接各偏压电极；同时，每一个像素电极内可形成多个开口，以增加横向电场，使液晶分子的倾斜角度增加；并且，偏压电极(E1-E4)还延伸至像素电极内多个开口的下方，这样可增加电场效应，增加液晶分子的倾斜角度并且减少反应时间。

根据本发明的实施概念，因为偏压电极带来良好的屏蔽效应(shieldingeffect)，可降低两个像素电极间的串音干扰，使得两个像素电极间狭缝的距离可以缩短。在公知技术中，狭缝的宽度大约是8至10μm，而本发明实施例中，狭缝的宽度至少可以减少到是4至8μm之间，在一个实施例中，狭缝的宽度为6μm。此外，由于像素电极的电压V_P大于偏压电极的电压V_E，使边缘电场在不改变电场方向的前提下，加强了原先存在的电场强度，减少了液晶分子的反应时间，并改善相关的其它缺陷，例如指压缺陷(touchmura)等等。此外，由于可以减少像素电极间的距离、可以减小黑矩阵的面积，像素的开口率得以提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的权利要求书；并且在不本发明的权利要求书的情况下所作的等效变化与修改都应包含在本发明的权利要求书中。

Claims

1.种垂直配向型液晶显示器的结构，包括：

上衬底；以及

下衬底，所述下衬底包括由多条扫描线与多条数据线构成的像素电极阵列，其中每两条数据线与每两条扫描线定义两个像素，每个像素包括像素电极与晶体管，所述两个像素的像素电极之间具有狭缝，在所述狭缝下设置偏压电极；

其中，所述偏压电极具有电压值V_E，所述两个像素的像素电极具有电压值V_P，在电压值为正值时V_P＞V_E，在电压值为负值时V_P＜V_E。

2.如权利要求1所述的结构，其中所述晶体管包括栅极、源极、漏极，所述像素电极与所述漏极连接，所述栅极与扫描线连接，所述源极与数据线连接，并且所述上衬底包括共用电极，所述共用电极具有电压值V_C，且所述V_C等于所述V_E。

3.如权利要求2所述的结构，其中所述上衬底尚包括设置于上衬底下方的彩色滤光片，所述彩色滤光片通过多个色阻组成由多个颜色构成的阵列，相邻的两个色阻以黑矩阵隔开，并且所述共用电极设置在所述彩色滤光片下方，其中每个所述色阻对应于一个所述像素电极，黑矩阵对应于数据线或两个所述像素电极之间的所述狭缝。

4.如权利要求3所述的结构，其中所述黑矩阵对应于所述数据线，而所述两个像素电极间的所述狭缝并不对应于黑矩阵。

5.如权利要求3所述的结构，其中所述偏压电极的宽度大于或等于所述狭缝的宽度，对应于所述狭缝的黑矩阵的宽度大于或等于所述偏压电极的宽度。

6.如权利要求2所述的结构，其中所述共用电极下方的每个像素区域内具有多个凸块或具有多个开口以增加液晶分子的倾斜角度。

7.如权利要求2所述的结构，其中每个所述像素电极内具有多个凸块或具有多个开口以增加液晶分子的倾斜角度。

8.如权利要求1所述的结构，其中所述偏压电极与所述多条扫描线位于同一层，所述偏压电极的长度大约与像素电极之间的狭缝的长度相同，并且所述偏压电极并未跨越扫描线，并且横向电极连接所述偏压电极。

9.如权利要求8所述的结构，其中每所述像素电极内具有多个开口。

10.如权利要求9所述的结构，其中所述偏压电极还延伸至所述像素电极内的多个开口的下方。

11.如权利要求1所述的结构，其中所述偏压电极与多条数据线位于同一层，所述偏压电极跨越扫描线以使每一行像素电极之间的狭缝下的各偏压电极互相连接，同时，每个像素电极内具有多个开口。

12.如权利要求11所述的结构，其中在每个所述像素电极内，所述偏压电极还延伸至所述像素电极内的多个开口的下方。

13.如权利要求1所述的结构，还包括设置在邻近所述多条数据线的下方的屏蔽电极，所述屏蔽电极与所述多条扫描线位于同一层。

14.如权利要求1所述的结构，其中所述狭缝的宽度大约为4至8μm之间。

15.如权利要求14所述的结构，其中所述狭缝的宽度为6μm。