TW588199B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

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發明背景 本發明係關於一種液晶顯示裝置，且較特別的是，其關 於一種具有寬廣視角特徵及高顯示品質之液晶顯示裝置。 近年來，一薄且輕之液晶顯示裝置係用於一個人電腦顯 示器或可攜式資訊終端設備顯示單元之顯示裝置。惟，習 知扭曲向列型（TN)或超扭曲向列型（STN)液晶顯示裝置具有 窄視角之缺點，且已有多種技術發展出用於克服此缺點。 一種改善一 TN或STN液晶顯示裝置視角特徵之典型技術 為另外提供一光學補償器之方法，另一技術為透過一液晶 層以橫向施加一電場至基板表面之橫向電場法，橫向電場 法之液晶顯示裝置為近年來大量生產且頗有前景之裝置。 又一技術為DAP(垂直配列相位之變形），其中一具有負介電 質各向異性之向列型液晶材料係使用做為一液晶材料且一 垂直配列膜使用做為一配列膜。DAp為電控式雙折射（ecb) 法之其中一種，其中透過率比係利用液晶分子之雙折射性 質控制。 儘管橫向電場法為取得寬廣視角特徵之一有效方法，其 相較於一般TN液晶顯示裝置製程而有極小之生產餘裕，且 因此，在此型液晶顯示裝置之穩定生產上有所困難，此係 因為基板間之間隙不規則性與一偏光板透過軸線（偏光軸線） 至一液晶分子定向軸線之變移會嚴重影響顯示之明度與對 比率。為了藉由極精確控制諸變數以穩定生產橫向電場法 液晶顯示裝置，該技術有必要更進一步研發。 此外，為了利用DAP法液晶顯示裝置以生產一無顯示不 -4-

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均一性之均”示，㈣控制定向。為了控制定向，一配 列處理係藉由摩擦_酉己列膜表面而實施。惟，當—垂直配 列膜表面進行摩擦處理時’摩擦條紋容易產生於一顯示影 像中，因此，此處理並不適用於大量生產。 /另方面’為了控制定向而無摩擦_種利用電極内 形成-隙縫(開孔)而生之傾斜電場以控制液晶分子定向方向 之方法已有揭露（例如日本經審查專利公告第6_3關6及 2000-47217號）。惟，本發明人已由檢查發現以下事項··對 應於電極開孔之-液日日日層—部分之定向狀態並未詳細說明 ;諸A 〇之方去中，且液晶分子之定向連續性並不足夠。 因此，其難以取得一穩定之定向狀態於一整個圖案元素上 ，且因此，一顯示影像不佳地變成不均一。 發明概要 本發明係用於克服上述缺點，且本發明之一目的在提供 種具有寬廣視角特徵及高顯示品質之液晶顯示裝置。 本發明之液晶顯示裝置包括一第一基板；一第二基板； 液晶層，設於第一基板與第二基板之間；及複數圖案元 素區，各由一提供於面向液晶層之第一基板表面上的第一 電極及一提供於面向液晶層之第二基板表面上的第二電極 疋義’且第一基板係在面向液晶層之其表面上具有至少一 第 犬起’且大起備有一傾斜之側面以對應於複數圖案元 素區之各者’及包括於複數圖案元素區各者内之一部分液 曰曰層係在無電壓施加下呈一實質上垂直之定向狀態，及其 包括一第一液晶區域之至少一部分且在電壓施加下係相關 •裝 訂

線 -5- 3 五、發明説明（ 於至少一第一突起而處於一徑向傾斜定向狀態，用 依據一施加電壓以改變液晶層之-定向狀態而產生心 因此，上述目的得以達成。 纟生顯不。 至了一第一突起係形成於複數圖案元素區之各者内。 至少-第-突起係為複數，及包括於複數圖案 者内之部分液晶層包括複數第_ 9匕栝硬數弟丨晶區域，且其在電壓施 加下白處於徑向傾斜定向狀態。 第一電極包括至少一篥一 ^丨， 及至少一第一突起可形 成於至少一第一開孔内。 一較佳=’第二基板係在面向液晶層之其表面上具有至少 一第一犬起’且突起備有一傾斜之侧面以對應於複數圖案 兀素區各者’包括於複數圖案元素區各者内之 係在電壓施加下包括一第-液曰|立 日日層 罘一及日日區域之至少一部分且相關 於至少一第二突起而處於一徑向傾斜定向狀態，因此第一 液晶區域内之液晶分子之傾斜方向係連續於第二液晶區域 内之液晶分子之傾斜方向。 第電極具有至）一第二開孔，包括於複數圖案元素區 各者内之部分液晶層係在電壓施加下包括一第二液晶區域 且相關於至少一第二開孔而處於一徑向傾斜定向狀態，因 此第一液晶區域内之液晶分子之傾斜方向係連續於第二液 晶區域内之液晶分子之傾斜方向。 第二電極具有至少m孔’及至少—第二突起形成 於至少一第二開孔内。 突起包括複數第二突起形成於複數圖案元素 4 五、發明説明（ 區各者外。 沿著第一基板之一表面所取之至少一第一突起之截面係 一具有旋轉對稱性之形狀。 " 一突起之截面 另者，沿著第一基板表面所取之至少一第 係實質上呈圓形。 另者，沿著第一基板表面所取之至少一第一突起之載面 係實質上呈十字形，其係由沿著實質上彼此呈直角之一第 方向與一第二方向延伸之交叉線組成。 液晶顯示裝置可進一步包含一對偏光板分別提供於第一 基板與第二基板之外表面上，因此該對偏光板係設置以致 於該對偏光板其中一者之偏光軸線平行於第一方向且該對 偏光板其中另一者之偏光軸線平行於第二方向。 自第一基板垂直方向所見之至少一第一開孔之形狀呈 旋轉對稱性。 ' 沿著第一基板之一表面所取之至少一第二突起之截面係 一具有旋轉對稱性之形狀。 自第二基板垂直方向所見之至少一第二開孔之形狀具有 旋轉對稱性。 ' 較佳為，至少一第一突起係為複數，及複數第一突起至 少一些係配置以具有旋轉對稱性。 較佳為，至少一第一開孔係為複數，及複數第一開孔至 少一些係配置以具有旋轉對稱性。 較佳為，至少一第二突起係為複數，及複數第二突起至 少一些係配置以具有旋轉對稱性。 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS) μ規格(咖χ挪公复) 588199

幸乂佳為，至少一第二開孔係為複數，及複數第二開孔至 少一些係配置以具有旋轉對稱性。 第一突起及/或第二突起之傾斜側面係相關於第_基板表 面及/或第二基板表面而傾斜5至85度角，且較理想為刈度 以下。 ^ · 又 複數圖案元素區各者具有複數部分且其具有不同厚度之 液晶層，第-基板及第二基板至少—者具有複數部分之間 之高度差，及高度差係以第一電極或第二電極覆蓋。在此 例子中，至少-第一突起之至少一些係由高度差圍繞。 此結構特別有效於使用在一液晶顯示裝置中，其中第一 電極包括-透明電極及—反射電極，複數圖案元素區各者 包括-透過率區供以一透過率模式產生一顯示，及一反射 區供以-反射模式產生-顯示，及液晶層在透過率區内之 厚度較大於在反射區内者。 第一基板進—步包括—主動元件，係對應地提供於複數 圖案7L素區各者，第—電極對應於分別提供於複數圖案元 素區内且由主動元件切換之圖案元素電極，及第二電極對 應於與圖案元素電極相對立之至少一相對電極。相對電極 典型上係形成一延伸過整個顯示區之單一電極。 第二基板進-步包括一主動元件，係對應地提供於複數 圖案疋素區}者，第二電極對應於分別提供於複數圖案元 素區内且由主動元件切換之圖案元素電極，及第一電極對 應於與圖案元素電極相對立之至少一相對電極。 本發明之功能如下：

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五、發明説明（6 本發明之液晶顯示裝置係一垂直定向模式之液晶顯示裝 置，其中液晶層在無電壓施加下係實質上處於一垂直定向 狀態。垂直配列型液晶層典型上係藉由以一垂直配列膜定 向一負介電質各向異性之向列型液晶材料而取得，各具有 一傾斜側面之複數突起提供於該對基板其中一者上，以利 夾置液晶層（例如一 TFT基板）。由於液晶分子係定向垂直於 =起之傾斜側面（典型上為覆以一垂直配列膜），因此存在於 突起周側之液晶分子即相關於突起而呈徑向傾斜。突起之 傾斜側面附近以外之大部分液晶分子則在垂直定向狀態。 當一電壓施加通過液晶層時，液晶分子係在一方向中傾 斜以匹配於因突起之傾斜側面影響（即定向調節力或俗稱之 錨定效應）而傾斜之液晶分子定向方向，液晶分子之傾斜程 度（傾斜角）取決於電場強度，且當電場較強時，液晶分子較 為大幅傾斜向一接近於水平方向之方向。液晶分子傾斜方 向重合於因突起之傾斜側面之錨定效應而相關於突起呈徑 向傾斜之液晶分子傾斜方向，因此，在施加電壓下，一徑 向傾斜定向狀態之液晶區域即形成於液晶層内。在處於徑 向傾斜定向狀態之液晶區域中，液晶分子朝向所有方位方 向，結果，液晶顯示裝置之視角特徵得以在所有方位方向 中改善。 複數突起係提供對應於圖案元素區，因此呈徑向傾斜定 向之區域可形成於液晶層之各圖案元素區内。例如，至少 一突起提供於各圖案元素區内，以利相關於液晶層之圖案 疋素區内之突起而形成一呈徑向傾斜定向之區域。另者， 588199 A7 B7 五、發明説明 複數突起提供於圖案元素區之周緣（例如，對應於源極線、 閘極線或類此者之一部位），使液晶層内之圖案元素區可包 括分別相關於突起而形成之複數區域之一組部分，當然， 此二結構可以組合。 在本發明之液晶顯示裝置中，呈徑向傾斜定向之區域係 利用大起之傾斜側面之定向調節力而形成，由於傾斜側面 造成之定向調節力亦在無施加電壓下作用，即使液晶層之 定向受到干擾，例如因為相關於液晶顯示裝置之衝擊，則 相關於犬起之徑向傾斜定向仍可在施加於液晶材料之外力 去除後回復。據此，本發明之液晶顯示裝置有利於使用電 極内具有一開孔（隙縫）而生之傾斜電場以形成徑向傾斜定向 之習知液晶顯示裝置。 與一液晶顯示裝置之顯示特徵呈現液晶分子之定向狀態（光 學各向異性）所衍生之方位角依存性，為了降低顯示特徵之 方 可 方位角依存性，液晶分子較佳為以相等機率朝向各方位 向據此，犬起較佳為具有此一形狀，以致於液晶區域」 形成而使各圖案元素區内之液晶分子以相等機率朝向各方 位方向。 如 ^沿著基板表面所取之突起截面具有旋轉對稱性時，視 =p可/Q著所有方位方向皆均_，截面形狀較佳為具 線或最佳為具有四或多折式旋轉峰 分 子起之傾斜側面之面積較大時，相關於液晶 向调郎力即較大。例如，當突起具有一實質上呈十 -10-

子形之截面時’傾斜侧面之面積可以較為增加，以利較為 增加相關於液晶分子之定向調節力，因此，定向調節力可 以進-步，定且反應速度亦增加。再者，當突起具有一實 質士呈十子形之截面時’透過率比及對比率亦可藉由將處 於又叉Nicols狀怨之偏光板之偏光軸線方向重合於十字交叉 線之方向而改善（即彼此以直角相交之方向）。 當提供複數突起時，具有徑向傾収向之液晶區域可藉 由設置複數突起成-旋轉對稱性配置方式而均一地形成（例 如成正方形格之配置方式）。 除了突起之傾斜側面之錨定效應外，液晶分子之定向可 以利用電極内具有一開孔而生之一傾斜電場以形成定向調 節力而進一步穩定。當突起形成於電極之開孔内時，傾斜 電:易所生定向調節力之方向可重合於由傾斜側面所生定向 凋節力之方向，且因此，液晶分子可以穩定地處於徑向傾 斜定向狀態。自垂直方向所見之開孔形狀較佳為具有旋轉 對稱性，且較佳為相同於（相似於）突起之截面形狀。當然， 開孔可在一不同於突起之位置，惟，在提供複數開孔之例 子中，其較佳為設置以具有旋轉對稱性。同樣地，突起及 開孔較佳為設置於一具有旋轉對稱性之配置方式中。例如 ，假设突起更換成開孔，則其較佳為設置使包括更換後之 突起在内之複數突起具有旋轉對稱性。 在複數突起及/或開孔提供於一圖案元素區内之例子中， 其即不需要在整個圖案元素區上配置具有旋轉對稱性。例 如，當一正方形格（依一四折式旋轉軸線而呈對稱）使用做為 -裝 訂

588199 五、發明說明（ 一最小單元以由正方形格之組合形成一圖案元素區時，液 晶分子可以實質上相等機率在整個圖案元素區上朝向所有 方位方向。易言之，包括於各圖案元素區内之一部分液晶 層可形成一組液晶區域，以配置具有旋轉對稱性（或軸向對 稱性）（例如，呈正方形格配置方式之複數液晶區域）。 在本發明之液晶顯示裝置中，液晶分子之定向可以藉由 提供突起及/或開孔於一相對立於第一基板之第二基板（例如 ，一相對基板或一濾色基板）上而進一步穩定，第一基板上 備有突起及/或開孔。由於面向液晶層之第二基板表面上提 供之突起及/或開孔所生之定向調節力，具有徑向傾斜定向 之液晶區域即可在施加電壓下形成。 相關於第二基板各突起及/或開孔之徑向傾斜定向較佳為 形成以連續於相關於第一基板各突起及/或開孔之徑向傾斜 定向二基於此目的，當自基板之一垂直方向視之時，提供 於第基板上之突起及/或開孔較佳為配置以疊覆提供於第 二基板上之突起及/或開孔，各別突起及/或開孔較佳為配置 以具有上述旋轉對稱性。據此，當其設置成正方形格之配 置方式時’提供於各基板上之突起及/或開孔係設置使第二 基板之突起及/或開輯形叙格子料収㈣第一基板 之突起及/或開孔所形成之正方形格中,。 及第二基板可以彼此替換。 一帛基板 供可能發生在對應於突起之部位，突起較佳為提 :於圖案元素區周緣（例如，在對應於掃指線或信號線之部 位），或在對應於不透過率光之元件的區域中，例如一包括 I紙張尺度適用中@目家鱗(CNS) Α4規格(2iqx29^^ -12- 588199 A7 B7 五、發明説明（ 於圖案元素區内之儲存電容線。當突起設於此部位時，顯 示品質之衰退即得以抑制。 在本發明之液晶顯示裝置中’突起形成於至少其中一基 板（例如’一 TFT基板或一滤色基板），且因此，在施加電壓 下處於徑向傾斜定向狀態之一穩定液晶區域即可形成於垂 直配列型液晶層中。 特別是’在具有不同液晶層厚度於一圖案元素區内之俗 稱夕間隙糸統液晶顯示裝置中’諸如一具有一透過率區與 一反射區於各圖案元素區内之透過率/反射組合型液晶顯示 裝置（例如，曰本經審查專利公告第n_1〇1992號揭露），液 晶分子之定向易因一高度差之影響而擾亂，因此，在此一 液晶顯示裝置中，一具有充分穩定徑向傾斜定向之液晶區 域即難以僅利用一傾斜電場之定向調節力形成。惟，依本 發明所示，因高度差所致之液晶分子定向之不連續性係由 一電極覆蓋高度差而產生之電場予以抑制，且備有適當傾 斜側面之突起係提供以利用傾斜側面產生之定向調節力而 形成於徑向傾斜定向之中央，結果，穩定之徑向傾斜定向 即可達成。，特別是，當突起係由覆上電極之高度差圍繞時 ，因冋度差所致之液晶分子定向不連續性可予以有效抑制 〇 依此，一液晶顯示裝置之視角特徵可由本發明改善，因 此，當本發明特別是施加於一主動矩陣型液晶顯示裝置時 ’即可產生一極高品質之顯示。 圖式簡單說明 -裝 訂

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588199 A7 _________ B7 五、發明説明（n ) 圖1A係間不頂視圖’揭不本發明實施例1之一液晶顯示裝 置100之一圖案元素區結構，及圖1B係沿圖1A之線1B-1B， 所取之截面圖； 圖2A、2B係實施例1之另一液晶顯示裝置ι10之局部截面 圖，特別是圖1A簡示在無電壓施加下之液晶分子31之一定 向狀態，及圖1B簡示在一電壓（一中灰階電壓）施加下之情 形； 圖3 A係簡示頂視圖，揭示實施例1之又一液晶顯示裝置 120之一圖案元素區結構，及圖化係沿圖3A之線3B-3B，所 取之截面圖； 圖4 A係簡示頂視圖，揭示實施例1之再一液晶顯示裝置 130之一圖案元素區結構，及圖4B係沿圖4A之線4B-4B，所 取之截面圖； 圖5 A係間示頂視圖’揭示實施例1之又再一液晶顯示裝置 150之一圖案元素區結構，及圖化係沿圖5A之線5BjB，所 取之截面圖； 圖6揭示使用一專電位線EQ表示一藉由施加電壓通過圖 5B之液晶層30而產生之電場； 圖7A、7B、7C及7D係簡示圖，用於闡釋由電場施加於液 晶分子3 1之定向調節力； 圖8A、8B係液晶顯示裝置150之局部截面圖，特別是圖 8 A簡示在無電壓施加下之液晶分子3 1之一定向狀態，及圖 8B簡示在一電壓（一中灰階電壓）施加下之情形； 圖9A、9B係簡示圖，揭示自液晶顯示裝置15〇之一基板頂 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)' --------

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588199 五、發明説明（12 面所見之液晶分子3 1之定向狀態，特別是圖9八揭示在盔 壓施加下之情形，及圖9B揭示在一電塵施加下之情形，· 圖l〇A、10B及10C係簡示圖，用於闡釋本發明液晶顯示 裝置中使用之突起16與開孔12a之間關係； 圖11A係簡示頂視圖，揭示實施例1之另一液晶顯示裝置 160之一圖案元素區結構，及圖11B係沿圖11A之線UB一 11B’所取之截面圖； 圖12係簡示圖，揭示在電壓施加於液晶顯示裝置ι6〇之一 液晶層30下，自一基板頂面所見之液晶分子31之定向狀態； 圖13 A係簡示頂視圖，揭示實施例1之另一液晶顯示裝置 170之一圖案元素區結構，及圖13B係沿圖13A之線13Β· 13Β’所取之截面圖； 圖14揭示使用一等電位線Eq表示一藉由施加電壓通過圖 13Β之液晶層30而產生之電場； 圖1 5係簡示圖，揭示在電壓施加於液晶顯示裝置17〇之一 液晶層30下，自一基板頂面所見之液晶分子31之定向狀態； 圖16Α係簡示頂視圖，揭示實施例1之另一液晶顯示裝置 180之一圖案元素區結構，及圖166係沿圖16八之線16^ 16Β’所取之截面圖； 圖17Α、17Β及17C係簡示圖，揭示實施例2之組合型液晶 顯示裝置200、200’之一圖案元素區結構，及特別是圖17Α 係組合型液晶顯示裝置200之頂視圖，圖17Β係組合型液晶 顯示裝置200’之頂視圖，及圖17C係沿圖17Α、17Β之線17C -17C’所取之截面圖； -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱) 588199 A7 B7 五、發明説明（13 ) 圖18A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置210之一圖案元素區結構，及圖18B係沿圖18A之線 18B-18B’所取之截面圖； 圖19A係簡示頂視圖，揭示實施例2之又一組合型液晶顯 示裝置220之一圖案元素區結構，及圖19B係沿圖19A之線 19B-19B’所取之截面圖； 圖20A、20B分別為組合型液晶顯示裝置210、220之頂視 圖， 圖21A、21B、21C及21D係簡示頂視圖，分別揭示實施例 2之其他組合型液晶顯示裝置240、250、260及270之一圖案 元素區結構； 圖22A係簡示頂視圖，揭示實施例2之再一組合型液晶顯 示裝置280之一圖案元素區結構，及圖22B係沿圖22A之線 22B-22B’所取之截面圖； 圖23係簡示頂視圖，揭示實施例2之又再一組合型液晶顯 示裝置300之一圖案元素區結構； 圖24係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯示 裝置310之一圖案元素區結構； 圖25係簡示截面圖，揭示沿圖24之線25A-25A’所取之組 合型液晶顯示裝置310之一圖案元素區結構； 圖26係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯示 裝置320之一圖案元素區結構； 圖27A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300A之一圖案元素區結構，及圖27B係其截面圖； -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 訂

588199 A7 B7 五、發明説明（14 ) 圖28A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300B之一圖案元素區結構，及圖28B係其截面圖； 圖29A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300C之一圖案元素區結構，及圖29B係其截面圖； 圖30A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300D之一圖案元素區結構，及圖30B係其截面圖； 圖3 1係簡示圖，揭示在電壓施加於組合型液晶顯示裝置 300D之液晶層330下之液晶分子31之定向狀態； 圖32A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300E之一圖案元素區結構，及圖32B係其截面圖； 圖33A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300F之一圖案元素區結構，及圖33B係其截面圖； 圖34A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300G之一圖案元素區結構，及圖34B係其截面圖； 圖35A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300H之一圖案元素區結構，及圖35B係其截面圖；

圖3 6A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置3001之一圖案元素區結構，及圖36B係其截面圖； 圖37A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300J之一圖案元素區結構，及圖37B係其截面圖； 圖38A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300K之一圖案元素區結構，及圖38B係其截面圖； 圖39A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300L之一圖案元素區結構，及圖39B係其截面圖； -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 588199 A7 B7 五、發明説明（15 ) 圖40A係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯 示裝置300M之一圖案元素區結構，及圖40B係其截面圖； 圖41A、41B係簡示頂視圖，揭示用於本發明液晶顯示裝 置中之其他突起16’，及圖41C係沿圖41A、41B之線41C-41C’所取之截面圖； 圖42係圖表，揭示在一包括一突起且具有實質上呈圓形 截面之液晶顯示裝置内及一包括一突起且具有實質上呈十 字形截面之液晶顯示裝置内之反應速度； 圖43揭示當突起具有一實質上呈圓形之截面時及當突起 具有一實質上呈十字形之截面時所取得相關於一施加電壓 (V)之透過率比強度定向率； 圖44A、44B及44C係簡示圖，揭示在無電壓施加下之液 晶分子31定向狀態，特別是，圖44A係當提供之一突起具有 一實質上呈十字形截面時所取得之定向狀態頂視圖，圖44B 係當提供之一突起具有一實質上呈圓形截面時所取得之定 向狀態頂視圖，及圖44C係沿圖44A、44B之線44C-44C’所 取之截面圖； 圖4 5 A、4 5 B係簡示圖，揭示在電壓施加下之液晶分子3 1 定向狀態，特別是，圖45A係當提供之一突起具有一實質上 呈圓形截面時所取得之定向狀態頂視圖，圖45B係當提供之 一突起具有一實質上呈十字形截面時所取得之定向狀態頂 視圖， 圖46A、46B係簡示頂視圖，揭示用於本發明液晶顯示裝 置中之其他突起16’ ； -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） ψ 裝 訂

588199 A7 B7 五、發明説明（16 ) 圖47A、47B係簡示頂視圖，分別揭示實施例2之其他組合 型液晶顯示裝置290a、290b之一圖案元素區結構； 圖48A、48B係簡示頂視圖，分別揭示實施例2之另一組合 型液晶顯示裝置290c、290d之一圖案元素區結構； 圖49係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯示 裝置330之一圖案元素區結構； 圖50係簡示截面圖，揭示沿圖49之線50A-50A’所取之組 合型液晶顯示裝置330之一圖案元素區結構； 圖5 1係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯示 裝置340之一圖案元素區結構； 圖52係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯示 裝置350之一圖案元素區結構； 圖53A、53B係簡示截面圖，分別揭示沿圖52之線53A-53 A’及圖52之線53B-53B’所取之組合型液晶顯示裝置350之 一圖案元素區結構； 圖54係簡示頂視圖，揭示實施例2之另一組合型液晶顯示 裝置360之一圖案元素區結構； 圖55A係簡示頂視圖，揭示本發明另一實施例之一液晶顯 示裝置190之一圖案元素區結構，及圖55B係沿圖55A之線 55B-55B’所取之截面圖；及 圖56係簡示頂視圖，揭示本發明另一實施例之一組合型 液晶顯示裝置370之一圖案元素區結構。 較佳實施例之詳細說明 本發明之較佳實施例將參考附圖以說明於後。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） •裝 訂

588199 17 五、發明説明（ 實施例1 本發明之液晶顯示裝置係因其優異之顯示特徵而適用於 主動矩陣型液晶顯示裝置，使用薄膜電晶體（TFTs)之主 動矩陣型液晶顯示裝置將在以下之較佳實施例中舉例說明 ，惟其亚非拘限本發明。本發明亦適用於一使用MIMs之主 動矩陣型液晶顯示裝置及一被動矩陣型液晶顯示裝置。同 樣地在以下之較佳實施例中，一透過率型液晶顯示裝置 及一透過率/反射組合型液晶顯示裝置亦舉例說明，惟其並 非拘限本發明。本發明亦適用於一反射型液晶顯示裝置。 在此，對應於一“圖案元素，，之一液晶顯示裝置區域，亦 即一最小顯示單元，係指定為一“圖案元素區，，。在一彩色 液晶顯示裝置中，R、G、B三個“圖案元素，，連合即對應於 。像素’’。在一主動矩陣型液晶顯示裝置中，一圖案元素 區係由圖案元素電極及一相對立於圖案元素電極之相對 電極所疋義。另者，在一被動矩陣型液晶顯示裝置中，長 條狀縱列電極與垂直於縱列電極之橫列電極之間之各相交 區域係定義為一圖案元素區。在一採用一黑色矩陣之結構 中，嚴格來說，一對應於根據欲顯示狀態而供施加一電壓 之整個區域中黑色矩陣之一開孔的區域即對應於一圖案元 素區。 現在，實施例1之一液晶顯示裝置1〇〇之一圖案元素區結 構將參考圖1Α、1Β說明於後，在以下說明中，一濾色片及 一黑色矩陣係省略以求簡化。圖以係自基板垂直方向所見 頁視圖，及圖1Β係沿圖1Α之線1Β -1Β ’所取之截面圖，然 297公釐） 張尺度適用巾國國家標準(CNS) A4規格(210: -20- 588199 A7 B7 五、發明説明（ 18 而圖1B揭示無電壓施加通過一液晶層之狀態。 液晶顯不裝置1〇〇包括一主動矩陣基板（文後稱為“TFT基 板）1〇、一相對基板（亦指定為“濾色基板，，)2〇及一設於TFT 基板10與相對基板20之間之液晶層3〇。液晶層3〇之液晶分 子31具有負介電質各向異性，且因為提供於11?丁基板1〇與相 對基板20表面上之垂直配列膜（圖中未示）面向液晶層3〇，因 此當無電壓施加通過液晶層3〇時，液晶分子3丨即如圖⑺所 示定向垂直於垂直配列膜之表面，液晶層3〇之此一狀態係 指定為一垂直定向狀態。惟，依據垂直配列膜及液晶材料 之類型’在垂直定向狀態中之液晶層3〇之液晶分子3丨可以 相關於垂直配列膜表面（基板表面）之法線而略為傾斜。大體 上，一液晶分子隨著液晶分子軸線（亦指定為“軸向，，）而相關 於一垂直配列膜表面傾斜一大約85度或以上角度之狀態係 指定為垂直定向狀態。 液晶顯示裝置100之TFT基板1〇包括一透明基板（例如一玻 璃基板）11及一形成於其上之圖案元素電極12，相對基板2〇 包括一透明基板（例如一玻璃基板）2 1及一形成於其上之相對 電極22。依據一經由夾置於其間之液晶層3〇以施加於彼此 相對立之各對圖案元素電極12及相對電極22之電壓，各圖 案元素Εΐ内之液曰曰層3 0之定向狀態即改變。一顯示係利用 一現象產生，亦即透過率於液晶層30之光之偏光狀態及量 係依據液晶層3 0之定向狀態而改變。 一突起16形成於液晶顯示裝置1〇〇之圖案元素電極12中央 處，犬起16係呈一截頭錐形狀且具有一傾斜之側面16 s及一 • 21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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588199 A7 ___ _______ B7 五、發明説明（19 ) 頂面16t，傾斜之側面16s相關於圖案元素電極12表面（平行 於基板11表面）而傾斜一 0角度。突起16可呈一無頂面16t之 錐形狀。 突起16表面具有一垂直配列性質（典型上係因為一覆蓋突 起16之垂直配列膜（圖中未示）），且液晶分子31係因為諸面 之一錨定效應而定向垂直於傾斜之側面16s及頂面16t。由於 突起16具有一沿著基板U表面而取之圓形截面（如圖1A所示 )，疋位於突起16周側之液晶分子即相關於突起丨6而沿徑向 定向’其他大部分液晶分子3 1則在垂直定向狀態。 當一電壓在此狀態下施加通過液晶層3 〇時，液晶分子3 i 係傾斜以匹配於因為突起丨6之傾斜側面丨6s之錨定效應而形 成之徑向傾斜定向，因此，一徑向傾斜定向狀態之液晶區 域即开> 成’此將參考圖2A、2B說明於後。此時，液晶分子 3 1係在電壓施加下定向成為徑向傾斜，因此，此一定向狀 怨在本文内即指定為“徑向傾斜定向狀態，，。同樣地，液晶 刀子相關於一中心而在徑向傾斜定向狀態中之一液晶層部 分在本文内係指定為一液晶區域。 圖2A、2B係一具有複數突起16於一圖案元素區内之液晶 顯示裝置110局部截面圖，圖2A簡示在無電壓施加下之液晶 分子31之一定向狀態，及圖2B簡示在一電壓（一中灰階電壓 )施加下之情形。 如圖2 A所示，當無電壓施加時，僅有定位於各突起16附 近之液晶分子31係相關於一對應於突起16中心之對稱軸線 SA而定向成為徑向傾斜。當一電壓施加通過液晶層％時， •22-

以2所不’包括於圖案元素區内之其他液晶分子係定向 域。=於相關於突起16之徑向傾斜定向，以利形成液晶區 …w、圖2B中，其形成二液晶區域且分別具有二突起中 二f對稱軸線从，及—液晶區域且具有-對稱轴線SB於 大M6中心。為了穩定形成液晶區域且具有對稱轴線把 :目鄰突起16中心，複數突起16較佳為配置以具有旋 稱。、例如，當4牧突起16配置形成一正方形格時，即可穩定 形成一液晶區域且徑向傾斜定向具有對稱軸線86於4枚突起 1一Ί °依此方式’液晶分子31之定向係在本發明液晶顯 不裝置之液晶層中之徑向傾斜定向狀態之液晶區域之間呈 連續狀，因此，即可達成極穩定之徑向傾斜定向。 儘管前文中之突起16係呈一截頭錐形狀，沿著基板^表 面而取之突起16截面並不限於圓形，惟，為了形成具有徑 向傾斜定向之液晶區域，突起16之截面較佳為呈旋轉對稱 形狀，且最佳為高旋轉對稱形狀而有一雙折式旋轉軸線或 較佳為有一四或多折式旋轉軸線。 突起16之傾斜側面16s之傾斜角度Θ較佳為在5度與以度 之間，以取得液晶分子3丨之穩定傾斜定向。在無電壓施加 下’光漏失會因為傾斜側面16s之錨定效應而由傾斜定向之 液晶分子3 1雙折射效應造成，此可能降低對比率。考量於 此，突起16之傾斜側面i6s之傾斜角度6»較佳為在5〇度或以 下者。 具有傾斜側面之突起16可由一高透明性之介電質構成， 另者，當突起16係由一不透明之介電質構成時，因為突起 588199

16之傾斜側面16s之錨定效應而由傾斜定向之液晶分子31阻 礙導致之光漏失即得以避免，其可依據施加之液晶顯示裝 置使用何種類型介電質而定。在任一例子中，當介電質為 一光阻性樹脂時，一依據文後所述開孔12a圖樣以圖樣化介 電質之步驟即可有利地簡化。為了取得足夠之定向調節力 ，當液晶層30具有大約3 /z m厚度時，具有傾斜側面之突起 16之兩度較佳為在一大約與大約3#^之間之範圍内 。大體上，具有傾斜側面之突起16之高度較佳為小於液晶 層30之厚度且大於其大約1/6。 其次，實施例1之另一液晶顯示裝置12〇之一圖案元素區 結構將參考圖3A、3B說明於後，圖3A係自基板垂直方向所 見之頂視圖’及圖3B係沿圖3 A之線3B-3B，所取之截面圖。 除了複數第一突起16形成於面向液晶層30之TFT基板10表 面上，液晶顯示裝置120包括複數第二突起26形成於面向液 晶層30之相對基板2〇表面上，第一突起16實質上相同於液 晶顯不裝置1〇〇之突起16，且第二突起26實質上相同於第一 突起16。 如圖3A所示，9枚第一突起16配置以形成4枚正方形格， 且第二突起26設於各4枚正方形格之中心，4枚第二突起26 亦一併形成一正方形格。當第一突起16及第二突起26依此 配置時’在無電壓施加下形成於液晶層3〇内之液晶區域之 徑向傾斜定向即可進一步穩定。 儘管在此實施例中第二突起26實質上具有相同於第一突 起16者之高度及形狀，高度及形狀仍可適度地變更。惟， -24- 本紙張尺度㈣中國國家標準(CNSmii^1〇x撕公董)

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588199 A7 B7 五、發明説明（22 ) 第一犬起26較佳為亦滿足傾斜角度、截面形狀、高度及相 關於第一突起16之上述配置方式等條件。 其次’實施例1之又一液晶顯示裝置13〇之一圖案元素區 結構將參考圖4A、4B說明於後，圖4A係自基板垂直方向所 見之頂視圖’及圖4B係沿圖4A之線4B-4B，所取之截面圖。 除了複數第一突起16形成於面向液晶層30之TFT基板10表 面上’液晶顯示裝置130包括複數開孔22a形成於相對基板 20之相對電極22内，開孔22a對應於由一導電膜（例如IT〇膜 )構成且其中已去除導電膜之相對電極22之一部分。第一突 起16實質上相同於液晶顯示裝置ι〇〇之突起16。開孔22&用 於穩定徑向傾斜定向，其相似於液晶顯示裝置12〇之第二突 起26 ’但是其僅在電壓施加下作用，此則不同於第二突起 26。開孔22a之形狀及配置方式較佳為滿足針對第二突起26 之條件，開孔22a之大小並無特別規定，同樣地，第二突起 2 6及開孔2 2 a可以一併使用。 其次’實施例1之再一液晶顯示裝置1 5 0之一圖案元素區 結構將參考圖5A、5B說明於後，圖5A係自基板垂直方向所 見之頂視圖’及圖5B係沿圖5A之線5B-5B，所取之截面圖。 液晶顯示裝置1 50並無元件供取得定向調節力，以如液晶 顯示裝置100、120所示形成徑向傾斜定向於相對基板2〇上 ，但是除了 TFT基板1 〇表面上之突起16外其另具有一開孔 12a形成於圖案元素電極12内。 如圖5A所示，9枚開孔12a配置以形成4牧正方形格，且一 突起16形成於各開孔12a内。當自基板垂直方向視之時，開 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 588199 23 五、發明説明（ 孔12a係呈一圓，且突起16在其沿著一平行於基板表面之方 向中所取之截面亦呈一圓。同樣地，開孔12a 於突起16之中心。 * " 當無電場施加通過液晶層30時，僅有突起16周側之液晶 分子係在徑向傾斜定向狀態（其對應於一錨定層），如圖^ 所示。此狀態相同於圖1B狀態之處為突起16形成於無開孔 12a之圖案元素電極12上。當一電壓施加於圖案元素電極η 與相對電極22之間時，一傾斜電場即產生於開孔12&之邊緣 周側，藉以穩定液晶分子31之徑向傾斜定向，此傾斜電場 之功旎現在將參考圖6、7A至7D、8A及8B說明於後。 圖6揭示使用一等電位線EQ表示一藉由施加電壓通過圖 5B之液晶層30而產生之電場，等電位線EQ係平行於圖案元 素電極12與相對電極22之間一部分液晶層内之圖案元素電 極12與相對電極22表面。同樣地，等電位線eq係在對應於 圖案7G素電極12之開孔12a的一部位下降，及由等電位線£(^ 之-傾斜部分表示之-傾斜電場係形成於開孔仏邊緣部分 上之-部分液晶層30内(亦即包括其邊界在内之開孔⑵内 周緣）。對於具有負介電質各向異性之液晶分扣，施加轉 矩以7 /夜曰曰分子31之軸向呈定向平行於等電位線叫（即垂直 於電力線）。據此，設於開孔12a邊緣部分上之液晶分子31 係在開孔12a右側上之邊緣部分呈順時針方向傾斜（旋轉）及 在左側上之邊緣部分呈逆時針方向傾斜，以利定向平行於 等電位線EQ。 現在，液晶分子31之定向變化將參考圖7八至7〇說明於後 本紙張尺度®家料(CNS) μ規格(21()χ〗97公董） -26- 24 五、發明説明（ 。當-電場產生於液晶層3G内時，令液晶分子31之轴向呈 定向平行於等電位線Eq的轉矩即施加於具有負介電質各向 異性之液晶分子31。如圖7績示，當產生一由垂直於液晶 分子3i軸向之等電位線叫表示之電場時，轉矩即施加於液 晶分子Μ供以相同機率令其在順時針方向或逆時針方向傾 斜2據此，在設於彼此相對立之平行板電極之間之一部分 、曰曰層30内#矩即在順時針方向施加於某些液晶分子3 1 及在逆時針方向施加於其他液晶分子31。結果，定向有時 候：會隨著-施加通過液晶層30之電壓而平滑地變化。 :由等電位線EQ表示之相關於液晶分子”軸向而傾斜的 八：(即傾冑電場)產生於液晶顯示裝置15〇之開孔心邊緣部 /刀日y如圖6所示，一液晶分子31即在一方向中呈傾斜，而 U倾斜度（即圖中之逆時針方向）定向平行於等電位線 Q々如圖7B所不。再者，定位於一產生電場且由垂直於軸 :之寻電位線EQ表示之部位内之一液晶分子31係在相同於 專電位線EQ傾斜部分上之另一液晶分子_之方向中呈傾 斜二：圖7C所示，以利使其定向呈連續性(匹配)。 田％加一由等電位線EQ表示且備有圖7D所示連續性不規 =之電，時，定位於等電位線EQ之一平坦部分上的液晶分 3 1即疋向匹配於藉由定位於等電位線之傾斜部分上的 八他液曰曰分子31所調整之定向方向中。在此，“定位於等電 <線EQ上思指“定位於一由等電位線表示之電場内”。 盔由於、液晶顯示裝置150具有突起16形成於開孔12a内，當 …、電[%加日寸’某些液晶分子3 i係定向垂直於傾斜側面及 10X297公釐） 裝 訂 -27- 588199

其他液晶分子31係定向垂直於水平表面，如圖8A所示。 s —電壓施加通過液晶層3〇時，由圖6之等電位線Eq表示 之電場係產生於液晶層30内，且因此，定位於圖案元素電 極12之開孔12a邊緣部分之液晶分子31即因為傾斜電場之影 響而傾斜。儘管僅有少數液晶分子31係因為突起16之傾斜 側面之錨定效應而傾斜定向，傾斜電場影響之範圍較大， 且即使在無電壓施加下實質上呈垂直定向之液晶分子31仍 因傾斜電場之影響而傾斜。由開孔12a邊緣部分產生之傾斜 電場所傾斜的一液晶分子3丨之傾斜方向匹配於由開孔丨内 形成之突起16之傾斜侧面之錨定效應所傾斜的一液晶分子 31之傾斜方向，據此，圖8B之徑向傾斜定向即比圖2B之徑 向傾斜疋向穩定（雖然圖中未示差異，此因圖2B、8B為簡示 圖）。 自相對基板20之基板垂直方向所見之圖8A、犯所示液晶 为子3 1之定向狀態係揭示於圖9A、9B中。 在如圖9 A所示之無電壓施加下，僅有定位於突起丨6周緣 附近之少數液晶分子3 1為傾斜定向，而定位於其餘部位之 其他液晶分子則定向實質上垂直於圖面。在圖9A中，其為 求簡明而未揭示液晶分子。 在施加一電壓下，一液晶分子31係相關於突起16而呈徑 向定向’如圖9B所示，繪成一橢圓形之各液晶分子31之一 黑色端係指液晶分子3 1呈傾斜，使得黑色端比另一端較接 近於形成設有開孔12a之圖案元素電極12的基板10，此亦呈 現於文後所述之其他圖式中。 -28 - 本紙張尺麟辭家料(CNS) M規格(“撕公董) 588199 A7 B7 26 五、發明説明（ 由圖9B中可知，在施加一電壓下，分別具有9枚突起16做 為其對稱軸線之9個液晶區域及分別具有由9枚突起16所形 成4枚正方形格之中心做為對稱軸線之4個液晶區域皆形成 於液晶顯示裝置150之一圖案元素區内，液晶分子31之定向 係在諸13個液晶區域之間之邊界上呈連續性（匹配）。 由傾斜電場造成之定向調節力當然僅在施加一電壓下才 有作用，且其強度取決於電場強度（亦即施加電壓之振幅）。 據此，當電場弱時（亦即施加電壓低），由傾斜電場造成之定 向調節力即弱，因此，當外力施加於液晶面板時，徑向傾 斜定向會因為液晶材料浮動而遭到破壞。一旦徑向傾斜定 向遭到破壞時，其無法回復直到施加一電壓以產生一可呈 現足夠強定向調節力之傾斜電場為止。對比之下，由突起 16之傾斜側面造成之定向調節力則無關於施加電壓而作用 ，且其因為已知之一配列膜錨定效應而呈現極為強烈。據 此，即使當徑向傾斜定向係因為液晶材料浮動而遭到破壞 時，定位於突起16周緣附近之液晶分子31仍保持其定向相 同於徑向傾斜定向者。因此，當液晶材料之浮動停止時， 徑向傾斜定向可輕易回復。 在實施例1之液晶顯示裝置150中，徑向傾斜定向係因為 具有開孔12a之圖案元素電極12所生之傾斜電場而比單獨形 成突起16之例子者穩定（例如，圖2之液晶顯示裝置ι2〇)。 12 孔 目前為止’正方形之圖案元素電極12係舉例說明，但是 圖案元素電極12之形狀並不限於正方形，圖案元素電極 之大體形狀近似於一長方形（包括正方形），且因此，開 I紙張尺度適财H S家標準(CNS) A4規格(2igx297公董） •29- 588199 A7

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當添加一偏光旋轉劑至一具有負介電質各向異性之向列 型液晶材料時，在施加電壓下即形成液晶區域且其中各液 晶分子31係相關於開孔12a而呈逆時針或順時針方向螺旋徑 向傾斜疋向，螺旋方向取決於所使用之偏光旋轉劑類型。 據此，藉由在施加電壓下形成螺旋徑向傾斜定向狀態之液 晶區域，垂直於基板表面之液晶分子31周側之徑向傾斜液 晶分子3 1之螺旋方向可以使之在所有液晶區域内皆呈相同 ’生成無不均勻性之顯示。此外，由於垂直於基板表面之 液晶分子3 1周側螺旋方向依此決定，故可增進施加一電壓 通過液晶層30之反應速度。 再者，當添加大量偏光旋轉劑時，同樣在螺旋定向狀態 中之一液晶層，當以一小區域視之時液晶分子3丨之定向係 如同一般扭曲定向而沿著液晶層30之厚度方向呈螺旋式變 化。 在液晶分子3 1之定向並非沿著液晶層30之厚度方向呈螺 方疋式變化之定向狀態中’垂直於或平行於一偏光板偏光軸 線之液晶分子3 1並未造成入射光之相位差異，且因此，通 過此一定向狀態之一部位的入射光並無助於透過率。例如 ’當觀看一包括配置成交又Nicols狀態之偏光板在内之液晶 顯示裝置白色顯示狀態中的一圖案元素區時，一十字形 quench圖樣可以清楚見於徑向傾斜定向狀態中之一液晶區 域中心處。 對比之下’在液晶分子3 1之定向係沿著液晶層3 〇之厚度 方向呈螺旋式變化之定向狀態中，垂直於或平行於偏光板 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 588199

偏光軸線之液晶分子31亦造成入射光之相位差異，且可使 用光之光學活性。據此，通過此一定向狀態之一部位的入 =光即有助於透過率，因而取得一可明亮顯示之液晶顯示 裝置。例如，當觀看一包括配置成交叉Nic〇ls狀態之偏光板 在内之液晶顯示裝置白色顯示狀態中的一圖案元素區時， 十子开> quench圖樣無法清楚見於徑向傾斜定向狀態中之 一液晶區域中心處，且顯示為整體明亮。為了利用光學活 性以有效率地改善光之使用，液晶層之扭曲角度較佳為大 約90度。 螺旋徑向傾斜定向較佳為不僅在設有開孔l2a之例子中， 且亦在藉由使用突起16及/或突起26而不設有開孔12a以形成 徑向傾斜定向之例子中。 其次’貫施例1之又再一液晶顯示裝置1之一圖案元素 區結構將參考圖11A、11B說明於後，圖1 ία係自基板垂直 方向所見之頂視圖，及圖11B係沿圖11A之線1 IB-11B，所取 之截面圖。 液晶顯示裝置160對應於一藉由將液晶顯示裝置120之TFT 基板10更換成液晶顯示裝置150之TFT基板10而取得之裝置 ’且因此包括一具有實質上相同結構於液晶顯示裝置150之 TFT基板1〇者的TFT基板10及一具有實質上相同結構於液晶 顯示裝置120之相對基板20者的相對基板20。 複數開孔12a設於TFT基板10之圖案元素電極12中之正方 形格配置方式，且一第一突起16形成於各突起16内。複數 第二突起26形成於面向液晶層30之相對基板20表面上，以 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ψ 裝 訂

A7 B7 五、發明説明（3〇 ) 利分別設於由TFT基板10之第一突起16(及開孔12a)形成之 正方形格中心。 圖12揭示在電壓施加於液晶顯示裝置16〇下，自相對基板 20之基板垂直方向所見之液晶分子31之定向狀態。由圖 中可知’在電壓施加於液晶顯示裝置1下，分別具有9枚 第一突起16(及開孔12a)做為對稱軸線之9個液晶區域及分別 具有第二突起26中心設於由9枚第一突起16所形成4枚正方 形格中心處之4個液晶區域皆形成於一圖案元素區内，液晶 分子3 1之定向係在諸13個液晶區域之間之邊界上呈連續性（ 匹配）。 由於液晶顯示裝置160之TFT基板1〇不僅具有第一突起16 ’亦具有開孔12a，因此徑向傾斜定向即比圖3之液晶顯示 裝置120者更為穩定，且反應速度亦可提昇。 其次，實施例1之另一液晶顯示裝置17〇之一圖案元素區 結構將參考圖13A、13B說明於後，圖13A係自基板垂直方 向所見之頂視圖，及圖136係沿圖13八之線138-136，所取之 截面圖。 液晶顯示裝置170包括形成於相對電極22内之開孔22a， 而非液晶顯示裝置160之第二突起26，開孔22a用於穩定徑 向傾斜定向’相似於圖4A、4B所示之液晶顯示裝置160之 第二突起26，請參閱圖14所示。 圖14揭示使用一等電位線Eq表示一藉由施加電壓通過圖 13B之液晶層30而產生之電場，由圖14中可知，一傾斜電場 係形成於開孔12a及開孔22a二者之邊緣部分上，由開孔22a -33 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 588199

邊緣部分處產生之電場所造成之定向調節力之方向相同於 由突起26之傾斜側面所造成之定向調節力之方向，且此定 向調節力用於穩定徑向傾斜定向，相似於突起26者。惟， 電場所造成之定向調節力僅在電壓施加下作用，不同於突 起26之傾斜侧面所造成者。開孔22a之形狀、尺寸及配置方 式較佳為滿足針對於第二突起26之相同條件。同樣地，第 二突起26及開孔22a可以一併使用。 圖15揭示在電壓施加於液晶顯示裝置17〇下，自相對基板 20之基板垂直方向所見之液晶分子31之定向狀態。由圖15 中可知’在電壓施加於液晶顯示裝置17〇下，分別具有9枚 第一突起16(及開孔12a)做為對稱軸線之9個液晶區域及分別 具有開孔22a中心設於由9枚第一突起16所形成4枚正方形格 中心處之4個液晶區域皆形成於一圖案元素區内，液晶分子 31之定向係在諸13個液晶區域之間之邊界上呈連續性（匹配）。 再者’為了增加相對基板20上之定向調節力，開孔22a可 形成於相對電極22内且第二突起26形成於開孔22&内，如圖 16A、16B中之一液晶顯不裝置180所示。 實施例2 液晶分子之径向傾斜定向之穩定性可依本發明獲得改善 ，且因此，當本發明應用於一液晶顯示裝置且具有結構使 液晶分子之定向容易不穩定時，其優點即顯著地呈現。例 如’在一包括一液晶層且具有不同厚度於一圖案元素區内 之俗稱多間隙糸統液晶顯不裝置中，例如一在各圖荦元素 區内具有一透過率區及一反射區之透過率/反射組合式液晶 -34 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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顯示裝置，液晶分子之定向即容易因為一高度差而紊亂， 因此，其難以取得穩定之徑向傾斜定向。例如，經發現本 發明人所做之檢查結果，即使當一開孔形成於電極内以供 產生一傾斜電場時，仍難以在此一液晶顯示裝置中取得充 分穩定之徑向傾斜定向。 在實施例2中，本發明係應用於一透過率/反射組合型（文 後稱為“組合型，，）液晶顯示裝置。 實施例2之一透過率/反射組合型液晶顯示裝置之結構將參 閱圖17A、17B及17C說明於後。 圖17A係一組合型液晶顯示裝置200之頂視圖，圖17B係一 組合型液晶顯示裝置200,之頂視圖，及圖17C係沿圖17A或 17B之線17C -17C’所取之截面圖，在諸圖式中，一濾、色片 、一黑色矩陣、一 TFT及類此者係省略以求簡化。 組合型液晶顯示裝置200或200,之一圖案元素電極212包括 一透明電極212t及一反射電極212r，透明電極212t定義一透 過率區T供產生一透過率模式之顯示，及反射電極212r定義 一反射區R供產生一反射模式之顯示。透明電極212t例如由 一 ITO層形成及反射電極212r例如由一鋁層形成，替代於反 射電極2121：的是，可使用一透明導電層及一反射層之組合 一液晶層23 0在透過率區T内之厚度大於其在反射區R内之 厚度，此係為了調整在透過率區T内已通過液晶層230之透 過率光之阻滯及在反射區R内已通過液晶層230之反射光之 阻滯。液晶層230在透過率區T内之厚度較佳為大約二倍於 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) -裝 訂

588199 A7 B7 五、發明説明（33 ) 其在反射區R内之厚度。 液晶層230之此厚度差係例如導致形成一反射電極2121«於 絕緣層213上及形成一透明電極2i2t於絕緣層213内之一開 孔213a中，透明電極212t電連接於一TFT(圖中未示）之汲極 ’且反射電極212r連接於絕緣層213之開孔213a内之透明電 極212t。反射電極212r係形成以覆蓋由開孔213a造成之高度 差，當然，開孔213a可為一凹孔。 由圖17A、17B中可知，組合型液晶顯示裝置2〇〇或2〇〇，相 異之處在於反射區R及透過率區T之相互配置方式，配置方 式並不限於圖中所示者，而可採用多種配置方式之任一者 。惟’形成非透過率光之元件的區域，諸如一線（如一掃描 線及一信號線）及一 TFT，其無法使用做為透過率區τ。因此 ’當反射區R形成於形成非透過率光之元件的區域内時，實 質上可用於顯示之圖案元素區面積即有利地增加。 組合型液晶顯示裝置200或200’具有一開孔212a形成於反 射電極212r内及一第一突起216形成於面向液晶層230之TFT 基板表面上之透明電極212t上，且亦具有一第二突起226形 成於面向液Ba層2 3 0之相對電極2 2 2表面上。如實施例1所詳 述’液晶層2 3 0之液晶分子之徑向傾斜定向可利用開孔及突 起造成之疋向調節力予以穩定。當然的是結構並不限於圖 中所示者，但是形成於電極内或上之一開孔及一突起可為 實施例1所述之不同組成。 准’ ^犬起216形成於透明電極212t上時，突起216可在圖 樣化一透明樹脂層（較佳為具有光敏性）而對應於透明電極 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董）

五、發明説明（34 上形成之纟巴緣層213以供形成開孔213&之步驟中構成， 因此，製程得以有利地簡化。 同=地’反射電極212r較佳為覆蓋高度差。當高度差依此 覆盍w，即可產生-電場以形成—平行於反射電極仙之 等電位線。因此，徑向傾斜定向可以比在高度差未受反射 電極212r覆蓋之例子中者穩定。 依此方式，依本發明所示，電極係形成以覆蓋高度差， 以利用電場之功能而抑制由高度差衍生之液晶分子定向上 之不連續性，且提供突起216具有一適當之傾斜側面，以利 用由其傾斜側面所生之定向調節力而形成徑向傾斜定向之 中心，結果，穩定之徑向傾斜定向即可達成。 形成於反射區R内之開孔212a及第二突起226之功能係相 同於圖4A、4B所示實施例液晶顯示裝置13〇者，故不予 以贅述。 其次，實施例2之另一組合型液晶顯示裝置21〇之一圖案 元素區結構將參考圖18A、18B說明於後，圖18A係自基板 垂直方向所見之頂視圖，及圖18B係沿圖18A之線18B_18B， 所取之截面圖。 透過率區T係形成於圖案元素區中央及反射區尺係形成於 透過率區T周側，不同於組合型液晶顯示裝置2〇〇或2〇〇，的 是，無開孔212a形成於反射電極212r内。6枚第二突起226 形成於反射區R之相對電極222内，6枚第二突起226係配置 形成二正方形格，且第一突起216分別設於正方形格中央。 由於第一突起216及第二突起226依此配置，故可穩定形成$ -37- 588199 A7 ___ B7 五、發明説明（35 ) 個液晶區域且相關於各突起而具有徑向傾斜定向。 其次’實施例2之又一組合型液晶顯示裝置22〇之一圖案 元素區結構將參考圖19A、19B說明於後，圖19A係自基板 垂直方向所見之頂視圖，及圖19B係沿圖19A之線19B_;i9B， 所取之截面圖。 組合型液晶顯示裝置220不同於圖18A、18B所示組合型液 晶顯示裝置210之處在於第二突起226設於圖案元素區外。 相關於各第二突起226而形成之一液晶區域僅有一部分設 於圖案元素區内，因此有助於顯示且其他部分則無有助於 顯示。惟，由於突起226係配置形成正方形格，當設於圖案 元素區内之液晶區域部分增多時，共有二液晶區域形成於 圖案元素區内。特別是，形成於長方形圖案元素區之各角 隅附近之大約1/4液晶區域係設於圖案元素區内（（I/#)χ4)， 及形成於圖案元素區之各長側邊中央附近之大約1/2液晶區 域係設於圖案元素區内（（1/2)χ2)。據此，等效於組合型液晶 顯示裝置210者之組合型液晶顯示裝置22〇之視角特徵極佳。 當組合型液晶顯示裝置220内之突起226係設於圖案元素 區外時（即在相鄰圖案元素區之間），則即使是在光漏衍生自 突起226附近液晶分子之例子中，顯示品質之衰退仍得以抑 制。 同樣地，由圖20Α之組合型液晶顯示裝置21〇及圖2〇β之組 合型液晶顯示裝置220之間比較可知，由於突起226不在圖 案元素區内，用於顯示之有效面積即以在組合型液晶顯示 裝置220内者較大，以利於達成明亮之顯示。 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 588199

當然，突起226之配置方式並不限於上述者，其可依圖案 元素區之形狀及尺寸而做多種變更。例如，突起226可配置 於分別如圖21A、21B、21C及21D所示之組合型液晶顯示裝 置 240、250、260及 270任一者内。 在圖案元素區係呈圖21A、21B所示之正方形例子令，一 正方形透過率區（即一曝露出透明電極212t之區域）形成於圖 案元素區中央，而一反射區（即反射電極2l2r)形成於透過率 區周側，且形成於相對基板上之第二突起226可配置以形成 一正方开> 袼於圖案元素區内（如圖2ia所示）或圖案元素區外（ 如圖21B所示）。當然，該配置方式可依透過率區之尺寸（其 成比例於反射區之尺寸）而適度變更。 特別是，當圖案元素區大時，其較佳為形成複數透過率 區（曝露出透明電極212之區域）且一反射區（即反射電極 212r)形成於透過率區周侧，分別如圖21C、21D所示之組合 型液晶顯示裝置260及270者。易言之，當圖案元素區大時 ,其即需增加液晶區域數量，以利穩定形成徑向傾斜定向 。在此例子中，所有第二突起226可形成於圖21C所示之圖 案元素區内，或者最外部位中之突起226可形成於圖2id所 示之圖案元素區外，然而在考量定向之穩定性上，則以形 成於圖案元素區外之突起226為較佳配置，亦可形成正方形 格連同突起226形成於圖案元素區内。取代第二突起的是， 一開孔可形成於相對電極222内。 在圖案元素區小之例子中，甚至於當圖21A或2ib所示之 第二突起226皆省略時，徑向傾斜定向仍可藉由圖案元素電

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588199 A7 B7 五、發明説明（37 ) 極212邊緣部分所產生之一傾斜電場而穩定形成。 另者，如圖22A、22B所示之一液晶顯示裝置280中，形成 於TFT基板上之第一突起216可以省略，使徑向傾斜定向可 藉由透過率區T内相對基板上所形成之第二突起226達成。 其次，組合型液晶顯示裝置300、3 10之特定結構將參考 圖23、24及25說明於後。 組合型液晶顯示裝置300或3 10包括一 TFT 342、一信號線 343且一體成型於TFT 342之源極及一掃描線344且一體成型 於TFT 342之閘極。一透明電極312t連接於TFT 342之汲極 ，及一反射電極312r連接於一絕緣層313内所形成之一開孔 312&内之透明電極312砍如圖25所示），反射電極3121：係形成 以覆蓋TFT 342，且在其邊緣疊覆於信號線343及掃描線344 。組合型液晶顯示裝置300或310進一步包括一儲存電容線 345，係連接於絕緣層内所形成之一接觸孔347内之反射電 極 312r 〇 圖23之組合型液晶顯示裝置300具有二透過率區T(參閱圖 25)，及一第一突起316形成於各透過率區Τ中央，形成於相 對基板上之第二突起326係設於圖案元素區外且在對應於信 號線343及掃描線344之部位處。 圖24、25所示之組合型液晶顯示裝置310不同於組合型液 晶顯示裝置300之處在於包括大量透過率區Τ。此外，一第 二突起326亦形成於一對應於接觸孔347之部位處。當第二 突起326亦形成於此部位時，液晶區域配置上之規律性即可 提昇，其造成增加徑向傾斜定向之穩定性。依此，即使當 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐）

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588199 A7 B7 五、發明説明（38 ) 難以配置液晶區域如同正方形格配置方式之高旋轉對稱性 時，第二突起326(或第一突起316或開孔）仍可配置以使液晶 區域之相互配置方式盡量規律。再者，由於儲存電容線345 係由不透過率光之材料構成，即使當光漏發生於與儲存電 容線345相對應之第二突起326附近時，顯示品質亦不致於 衰退。再者，如圖25所示，即使當光漏發生於與信號線343 相對應之第二突起326附近時，顯示品質亦不致於衰退，因 為光係由信號線343遮蔽。 另者，在圖26所示之一液晶顯示裝置320中，形成於TFT 基板上之第一突起316可以省略，使徑向傾斜定向可由形成 於透過率區T中之相對基板上之第二突起326達成。 在一多間隙系統液晶顯示裝置中，即一圖案元素區包括 複數部分且其中之一液晶層具有不同厚度，一存在於複數 部分之間之高度差較佳為如上所述地以一電極覆蓋。在突 起形成以電極覆蓋高度差而做為邊緣之例子中，突起另可 提供於二基板上或僅提供於一基板上。 其中突起提供於二基板上之組合型液晶顯示裝置300A、 300B係簡示於圖27A、27B、28A及28B中。 組合型液晶顯示裝置300A具有一第一突起316形成於TFT 基板上及一第二突起326形成於相對基板上，如圖27A、 27B所示，第一突起316設於透過率區T中及第二突起326設 於反射區R中。易言之，經由一以夾置於其間之反射電極 3 12r覆蓋之高度差306而相互鄰近之突起係分別形成於不同 基板上。 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） , 訂

588199 A7 B7 五、發明説明（39 ) 由透過率區T内之第一突起316所生之定向調節力及由反 射區R内之第二突起326所生之定向調節力係彼此匹配，同 樣地，透過率區T與反射區R之間之高度差306係以反射電極 3 12i:覆蓋，且因此，由高度差衍生之液晶分子定向中之不 連續性可由覆蓋於高度差306之電極所產生且平行於高度差 306之電場抑制。因此，形成於液晶層330透過率區T内之一 液晶區域之徑向傾斜定向及形成於液晶層330反射區R内之 一液晶區域之徑向傾斜定向係平滑且連續，造成穩定之徑 向傾斜定向。 圖28A、28B所示之組合型液晶顯示裝置300B不同於組合 型液晶顯示裝置300A之處在於形成於TFT基板上之第一突 起3 16係提供於反射區R内而形成於相對基板上之第二突起 326則提供於透過率區T内，但是同樣可以取得穩定之徑向 傾斜定向。 其中突起僅提供於一基板上之組合型液晶顯示裝置300C 、300D係簡示於圖29A、29B、30A及30B中。 圖29A、29B所示之組合型液晶顯示裝置300C具有第一突 起316形成於透過率區T與反射區R内之TFT基板上，及圖 30A、30B所示之組合型液晶顯示裝置300D具有第二突起 326形成於透過率區T與反射區R内之相對基板上。易言之， 經由以反射電極312r覆蓋之高度差306而相互鄰近之突起係 形成於組合型液晶顯示裝置300C、300D内之同一基板上。 若定位於高度差306上方之液晶分子之定向狀態不予以考 慮，則似乎形成於透過率區T内之一液晶區域之徑向傾斜定 •42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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588199 A7 B7 40 五、發明説明（ 向及形成於反射區R内之一液晶區域之徑向傾斜定向並非彼 此匹配，惟，在組合型液晶顯示裝置3〇〇(：或3〇〇1)中，高度 差306係以一電極（在此例子中為反射電極312〇覆蓋且因而 做為一狀態變化點。因此，形成於透過率區τ内之液晶區域 及形成於反射區R内之液晶區域二者皆可以取得穩定之徑向 傾斜定向。 其原因如下：敏銳之不平衡係由高度差之一特殊形狀造 成，且一平行於高度差306表面之電場（等電位面）係由覆蓋 高度差306之電極產生。因此，如圖31所示，一定位於高度 差306上方之液晶分子31係在一垂直於第一突起316之間延 伸之一線方向中（亦即，在一垂直於圖31之圖面方向中）明確 地傾斜而平行於基板表面。形成於透過率區τ内之液晶區域 及形成於反射區R内之液晶區域係定向以經由夾置於其間做 為邊界之高度差306上方之液晶分子31而相互呈三維式匹配 如上所述’在一多間隙系統液晶顯示裝置中，即一圖案 元素區包括複數部分且其中之一液晶層具有不同厚度，則 穩定之徑向傾斜定向可以利用一電極覆蓋一存在於複數部 分之間之咼度差（即一邊界）而取得。在考量高度差衍生之定 向不連續性之有效抑制時，較佳為一突起係由高度差圍繞 之（當自基板垂直方向所見時）。 儘管在此以一包括有透過率區τ與反射區R之組合型液晶 顯示裝置舉例說明，但是當然的是本發明亦可利用一電極 覆蓋一高度差，而在多間隙系統之一透過率型液晶顯示裝 &張尺度適财關冢鱗(CNS) Μ規格_χ撕公爱） -43- 588199 A7 B7 五、發明説明（41 ) 置及一反射型液晶顯示裝置中取得穩定之徑向傾斜定向。 用於覆蓋高度差之電極並不限於反射電極，高度差可覆上 一透明電極或者一透明電極及一反射電極可堆疊於高度差 上。 此外，由於在此實施例中垂直配列膜並未進行摩擦處理 ，故無摩擦條紋產生於一顯示影像中，且可產生具有高對 比率之良好顯示。對比之下，在定向係藉由使垂直配列膜 進行摩擦處理而做調節之例子中，一大約90度（例如88至89 度）之預先傾斜角度即產生於基板表面附近之液晶分子中， 且因此，黑色位準會因為預先傾斜角度之敏銳變化而改變 ，因此，對比率即呈當地性變化，因而造成摩擦條紋，此 係因為黑色位準變化會比白色位準變化更加大幅影響對比 率。 尚有其他組合型液晶顯示裝置300E、300F係簡示於圖32A 、32B、33A及33B中。當形成於反射區R内之突起係在圖 32A、32B、33A及33B所示之組合型液晶顯示裝置300E、 300F内省略時，可用於顯示之反射區R之一部分面積即可增 加，因而增進反射區R之反射比。 儘管圖32A、32B之組合型液晶顯示裝置300E包括第二突 起326形成於透過率區T内之相對基板上，圖33 A、33B之組 合型液晶顯示裝置300F則包括第一突起316形成於透過率區 T内之TFT基板上。 在圖33A、33B之組合型液晶顯示裝置300F中，突起（即第 一突起316)提供於具有高度差之基板之一低高度部分中（即 -44 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

線 588199 A7 B7 五、發明説明（42 ) 一對應於具有高度差306之TFT基板之透過率區T的部分）， 因此，突起可在圖樣化一透明樹脂層（較佳為具有光敏性）而 對應於供形成開孔313a之絕緣層313之步驟中構成，因此， 製程有利於簡化。 再者，用於形成液晶分子之徑向傾斜定向的突起亦可做 為一填隙物，供保持基板之間間隙（即液晶層之厚度）。例如 ，如圖34A、34B、35A、35B、36A及36B所示之組合型液 晶顯示裝置300G、300H、3001中，一做為填隙物功能以定 義液晶層330厚度之第二突起326’即可形成設於反射區R内 之突起。如圖34A至3 6B所示，第二突起326’提供於TFT基 板與相對基板之間（較特別的是，反射電極3 121：與相對電極 322之間），以保持其間之間隙，且做為填隙物以定義液晶 層330之厚度。 當採用此一結構時，即無需分別提供一填隙物供定義液 晶層330之厚度，且因此，製程有利於簡化而降低生產成本 。同樣地，在額外提供一填隙物於突起之例子中，一備有 突起之部位實質上無助於顯示。惟，當第二突起326’亦做 為組合型液晶顯示裝置300G、300H、3001中之填隙物時， 可用於顯示之一部分面積即可增加，以利增進反射比。 當設於透過率區T内之第二突起326係以相同於反射區R内 之第二突起326’之材料及步驟形成，且亦如圖34A、34B所 示具有填隙物之功能時，生產成本可進一步降低。同樣地 ，當透過率區T内之第二突起326係形成較低於反射區R内之 第二突起326’且亦如圖35A、35B所示具有填隙物之功能時 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

線 588199 A7 ___ B7__^_ 五、發明説明（43 ) ，突起之傾斜側面之面積可減少，以利降低可能造成光漏 之液晶分子之存在機率，因此，對比率得以改善。當形成 於TFT基板上之第一突起316係如圖36A、36B所示設於透過 率區T内時，第一突起316可依上述形成於製成開孔313a於 絕緣膜313内之步驟中，且因此，生產成本可進一步降低。 儘管在圖27A至36B之裝置之各圖案元素區内之透過率區 T面積大於反射區R面積，顯然圖37A、37B、38A及38B所 示之組合型液晶顯示裝置300J、300K中反射區R面積則可大 於透過率區T面積。二反射區R可設置以如圖3 7A、37B所示 夾置一透過率區T，或一透過率區T可以如圖38A、38B所示 設於圖案元素區之末端。反射區R之配置方式可以依不透過 率光之元件之配置而決定，例如線（一掃描線、一信號線、 一儲存電容線及類此者）及一 TFT。由於一製成不透過率光 之元件的部位無法使用做為透過率區T，因此反射區R形成 於一製成不透過率光之元件的部位，使得實質上可用於顯 不之圖案元素區之一部分面積增加。 各包括二反射區R以夾置一透過率區T之組合型液晶顯示 裝置300L、300M係簡示於圖39A、39B、40A及40B中。 圖39A、39B之組合型液晶顯示裝置300L包括第二突起 326、326’分別形成於透過率區T與反射區R内之相對基板上 ，且設於其中一反射區R内之第二突起326,亦做為填隙物。 圖40A、40B之組合型液晶顯示裝置300M包括一第一突起 316形成於透過率區T内之TFT基板上，及一第二突起326,僅 形成於其中一反射區R内之相對基板上，設於單獨一反射區 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) A7 ------—----- B7 五、發明説明（44 ) — - ~ ----- 扣第犬起326亦做為填隙物。當一設於另_反射區r 态，政省略且形成於TFT基板上之第—突起316設於透過 率區T内時，孔比即得以改善且生產成本可以降低。 ?管在上述裝置中形成於基板上之突起係呈截頭錐形， ，是突起之形狀並不限於此，圖41A、41B及4ic所示一沿 者基板表面而有實質上呈十字形戴面之突起16，即可替代使 用。 圖41A、4^及41〇之突起16，具有一傾斜之側面i6s及一頂 面16t ’且傾斜之側面16s相關於圖案元素電極12表面（平行 於基板11表面）而傾斜一 0角度。當然，突起16，可無頂面 16卜 在具有κ λ上呈十字形截面之突起16,中，在液晶層3〇之 液晶分子3 1中造成定向調節力之傾斜側面16s之面積係大於 一具有實質上呈圓形截面且佔有實質上相同面積之突起者 ，因此，突起16,可相關於液晶分子31而呈現較大之定向調 節力。據此，當使用具有實質上呈十字形截面之圖41A、 41B及41C所示突起16’時，徑向傾斜定向可以較穩定且在施 加電壓下之反應速度可以提昇。 圖42揭示在一包括一突起且具有實質上呈圓形截面之液 晶顯示裝置内及一包括一突起且具有實質上呈十字形截面 之液晶顯示裝置内之反應速度，在圖42之圖表中，橫座標 表示單元厚度（# m)及縱座標表示反應速度（毫秒），在圖42 中，〇表示當截面實質上呈圓形時之反應速度及+表示當 截面實質上呈十字形時之反應速度。如圖42所示，當截面 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 588199 A7

實質上呈十字形時其反應速度係 形時者。 度係#乂同於當截面實質上呈圓 當然’當突起之尺寸增大時’傾斜側面之面積即增加， 且因此，定向調節力可因突起之尺寸增大而增大。惟冬 突起之尺寸增大時，圖案元素區中由突起佔用之面積亦； 加，因此，用於顯示之圖案元素區之—部分面積即減少， 以致於降低孔比。對比之下，當突起具有一實質上呈十字 形之截面時，其傾斜側面之面積可比具有一實質上呈十字 形截面之突起例子者增加，以增加由突起佔用之面積。 據此’相關於液晶分子31之定向調節力即可增加，且不降 低孔比。 此外’當使用-具有實質上呈十字形截面之突起16，時， 定向性即發生於朝向所有方位方向《液晶分子《現有機率 中’因此’當-具有實質上呈十字形載面之突起16，係使用 於一配備有偏光板之液晶顯示裝置内時，透過率比可藉由 最佳化偏光板之偏光軸線方向與十字交又線方向之間之位 置關係而改善，因此，透過率比可改善以利達成較明亮之 顯示及增進孔比，容後詳述。 圖43揭示當突起具有一實質上呈圓形之截面時及當突起 具有一實質上呈十字形之截面時所取得相關於一施加電壓 (V)之透過率比強度定向率，在圖43中，虛線表示當突起具 有一貫質上呈圓升> 之截面時所取得之透過率比強度定向率 ，及實線表示當突起具有一實質上呈十字形之截面時所取 得之透過率比強度定向率。透過率比強度定向率係表示成 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 五、發明説明（46 ) 1+/(1+ + Ix) ’其中1+為當配置一對呈交叉驗狀態之偏光 板日讀取仔之透過率比強度，及Ιχ為當偏光軸線係自此配置 t式旋轉45度時所取得之透過率比強度。在突起具有一實 質上呈2形截面之例子中，當偏光板之偏光軸線方向重 合於十子父又線方向時所取得之透過率比強度即定義為透 過率比強度1+。在液晶分子係以均等機率朝向所有方位方向 之例子中，透過率比強度定向率為〇·5，而在取得完全分割 定向之例子中，透過率比強度定向率為〇或1 Ο ，田大赵八有貫貝上呈圓形之截面時，如圖43所示透過 率比強度定向率大約為〇.5，而無關於施加電壓。此係因為 ’當突起具有-實質上呈圓形之截面時，液晶分子係在一 電壓施加下及無電壓施加下皆以均等機率朝向所有方位方向 對比之下’當突起具有一實質上呈十字形之截面時，其 透過率比強度定向率在無電壓施加時係小於〇·5，而在施加 :足夠高之電Μ時則大於0.5,此意指當處於交又狀 態之偏光板之偏光軸線重合於十字交叉線方向時，較暗之 黑色顯示及較亮之白色顯示得以達成且對比率得以改善， 其原因如下： ^ 較暗之黑色顯示得以達成之原因將參考圖44八、MB及 44C以說明之，圖44A、彻及44C簡示在無電壓施加下之液 晶分=31定向狀態’特別是，圖44A係當提供之突起^，具 有一貫質上呈十字形截面時所取得之定向狀態頂視圖，圖 _係當提供之突起16具有—實質上呈圓形截面時所取得之 本紙張尺度適财_家標準(CNS) A4規格(21GX297公董) •49- 588199 A7 ___B7 五、^明説明（~V] — 定向狀態頂視圖，及圖44C係沿圖44A、44B之線44C-44C， 所取之截面圖。 如圖44C所示，當無電壓施加時，液晶分子3 1即因傾斜側 面16s之錨定效應而呈傾斜定向，且因此，光漏會因為諸傾 斜液晶分子31之雙折射效應而發生。 在突起具有一實質上呈十字形截面之例子中，在無電壓 施加下呈傾斜定向之液晶分子3 1之方位方向係如圖44A所示 地平行於或垂直於十字交叉線方向（即互以直角相交之一第 一方向FD及一第二方向SD)。因此，當偏光板之偏光軸線 方向重合於十字交叉線方向時，在無電壓施加下呈傾斜定 向之液晶分子3 1之方位方向即平行於或垂直於偏光板之偏 光軸線。據此，在無電壓施加下之液晶分子3丨並不會在入 射光中造成一相位差，以致於可抑制光漏。 對比之下，在突起具有一實質上呈圓形截面之例子中， 因傾斜侧面16s之效應而呈傾斜之液晶分子3丨係如圖44B所 示地以均等機率朝向所有方位方向。因此，無論偏光板之 偏光軸線如何設定，皆有液晶分子相關於偏光軸線而朝向 一傾斜方向，據此，光漏即可能發生。 如上所述，當突起具有一實質上呈十字形之截面時，光 漏可藉由最佳化偏光板之偏光軸線方向，而在無電壓施加 下抑制其發生，使較暗之黑色顯示得以達成。 其次，較亮之白色顯示得以達成之原因將參考圖“八、 45B以說明之，圖45A、45B簡示在電壓施加下之液晶分子 31定向狀態，特別是，圖45A係當提供之突起^具有:^質 -50-

呈圓形截面日守所取得之定向狀態頂視圖，圖係當提供 之突起16’具有一實質上呈十字形截面時所取得之定向狀態 頂視圖。 在提供之突起16具有一實質上呈圓形截面之例子中，存 在於傾斜側面16S附近之液晶分子3丨係如圖44Β所示地因傾 斜侧面16s之定向調節力（錨定效應），而在無電壓施加下以 :等機率朝向所有方位方向。因&，當一電壓施加通過液 晶層30時，存在於傾斜側面16s附近以外之液晶分子31即因 傾斜側面16s之疋向調節力，而沿著匹配於液晶分子3丨定向 方向之方向傾斜。結果，如圖45A所示，液晶層3〇之液晶分 子3 1係以均等機率朝向所有方位方向。 另方面，在提供之突起16，具有一實質上呈十字形截面之 例子中，在無電壓施加下呈傾斜之液晶分子31之定向之方 位方向係如圖44A所示地平行於或垂直於十字交叉線方向（ 即互以直角相交之一第一方向FD及一第二方向sd)。因此 ，虽一電壓施加通過液晶層3〇時，存在於傾斜側 面16s附近 以外之液晶分子31即因傾斜側面16s之定向調節力，而沿著 匹配於液晶分子3 1定向方向之方向傾斜。結果，沿著相關 於十字交叉線方向而呈大約45度方向定向之液晶分子31之 存在機率即較高，如圖45B所示。因此，當一對偏光板係依 此方式設置以致於偏光板之偏光軸線方向重合於十字交叉 線方向時，亦即，一偏光板之偏光軸線平行於第一方向FD 及另一偏光板之偏光軸線平行於第二方向SD，光透過率比 即可改善，因為沿著相關於偏光板之偏光轴線而呈大約45 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公奢) A7 ' 1 B7 五、發明説明（一 〜~" -- 度方向定向之液晶分子31之存在機率較高。 如上所述，當突起具有-實質上呈十。字形之截面時，在 電壓施加下之光透過率比可藉由最佳化偏光板之偏光轴線 方向而改善，使較亮之白色顯示得以達成。 儘管具有一由線性侧邊組成且實質上呈十字形截面之突 起16’係揭示於圖41A、41B，但是突起16，之形狀並不限於 此，一具有一包括弧形側邊且實質上呈十字形截面之突起 亦可取得相同效果。截面可為-包括圖似所示4個四分之 -弧形側邊之實質上呈十字形’或可為—單獨由圖46b所示 4個四分之一弧形侧邊組成之實質上呈十字形。為了增加定 向調節力而不降低孔比，實質上呈十字形之截面較佳為以 圖41A、41B所示之線性側邊構成。 具有一實質上呈十字形截面之突起之配置方式實例將舉 組合型液晶顯示裝置為例以說明之，在以下之說明中， 具有一實質上呈十字形截面之突起係形成於相對基板上， 但疋其亦可形成於TFt1基板上或者可與一具有一實質上呈圓 形截面之突起一併使用，容後詳述。 例如’ 一形成於相對基板上之突起226，可以如圖47A、 47B分別揭示之組合型液晶顯示裝置29〇a、29〇b者設於透過 率區内（即透明電極212t)，另者，形成於相對基板上之突起 226’可以如圖48A、48B分別揭示之組合型液晶顯示裝置 290c、290d者設於透過率區（即透明電極212t)及反射區（即 反射電極212r)二者内。在考量於孔比時，圖47A或47B之配 置方式較佳，而在考量於增加定向調節力以增進反應速度 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 588199 A7 B7 五、發明説明（50 ) 時，則以圖48A或48B之配置方式較佳。 同樣地，突起226’可以設置如圖47A、48A所示使十字交 叉線延伸垂直於或平行於供定義圖案元素區之侧邊，另者 ，突起226’可以設置如圖47B、48B所示使十字交叉線相關 於供定義圖案元素區之側邊而傾斜（例如大約45度），在任一 配置方式中，透過率比及對比率可藉由容許偏光板之偏光 軸線方向重合於十字交叉線方向而改善。反過來說，甚至 當偏光板之配置上有所限制時，透過率比仍可藉由最佳化 突起226’之配置方式（亦即十字交叉線之方向）而改善。 現在，各包括一突起326’形成於相對基板上且突起具有一 實質上呈十字形截面之組合型液晶顯示裝置330、340之特 定結構將參考圖49、50、51以說明之。圖49係簡示組合型 液晶顯示裝置330之頂視圖，圖50係沿圖49之線50A-50A’所 取之截面圖，及圖51係簡示組合型液晶顯示裝置340之頂視 圖。在以下說明中，相同之參考編號係指實質上相同功能 於圖23、24及25所示組合型液晶顯示裝置300、3 10者之元 件，以省略其說明。 圖49、50及51所示之組合型液晶顯示裝置330或340具有 二透過率區T於一圖案元素區内，且具有一實質上呈十字形 截面之突起326’係形成於相對電極322上，以利定位於各透 過率區T之中心。 在圖49、50所示之組合型液晶顯示裝置330中，突起326’ 係設置使十字交叉線延伸垂直於或平行於供定義圖案元素 區之側邊，反之，在圖51所示之組合型液晶顯示裝置340中 -53- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 裝 訂

線 588199 A7 B7 五、發明説明（51 ) ，突起326’係設置使十字交叉線相關於供定義圖案元素區 之側邊而傾斜（例如大約45度）。 儘管突起326’係在圖49、50及51所示之組合型液晶顯示裝 置330、340中設置於透過率區T内，突起326’亦可設置於反 射區R内。另者，突起326’可在圖52、53 A及53B所示之一 組合型液晶顯示裝置350中設置以延伸過透過率區T及反射 區R二者。 同樣地，突起326’可在圖52、53A及53B所示之組合型液 晶顯示裝置350中獨立地設置於各圖案元素區内，或突起 326’可在圖54所示之一組合型液晶顯示裝置360中提供一體 成型於另一相鄰之突起326’（包括形成於另一圖案元素區内 之另一突起326’）。 儘管單獨具有一實質上呈十字形截面之突起係提供於上 述裝置中，當然，其並未拘限本發明，具有一實質上呈十 字形截面之突起可與一具有另一截面形狀之突起併合使用 。同樣地，儘管具有一實質上呈十字形截面之突起係在上 述裝置中提供於一基板上（相對基板），但是無突起形成於其 他基板上（TFT基板），當然，其並未拘限本發明，具有一實 質上呈十字形截面且形成於一基板上之突起可與一具有另 一截面形狀之突起併合使用。 圖55 A、55B簡示一液晶顯示裝置190包括一第一突起16且 具有一實質上呈圓形之截面及一第二突起26’且具有一實質 上呈十字形之截面，圖55A係液晶顯示裝置190之簡示頂視 圖及圖553係沿圖55八之線556-558’所取之截面圖。 -54· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） φ 訂

588199 A7 __B7 五、發明説明（~~) 一 液晶顯示裝置190包括複數第一突起16形成於面向液晶層 30之TFT基板10表面上，及複數第二突起26，形成於面向液 晶層30之相對基板20表面上，第一突起16具有一實質上呈 圓形截面而第二突起26,具有一實質上呈十字形截面。 如圖55A所示，9枚第一突起16配置以形成4枚正方形格， 且第二突起26’分別設於4枚正方形格之中心，同樣地，4枚 第二突起26’亦一併形成一正方形格。同樣在併合使用具有 一實質上呈圓形截面之第一突起16與具有一實質上呈十字 形截面之第二突起26’例子中，在施加電壓下形成於液晶層 3 0内之液晶區域之控向傾斜定向可藉由依此配置第一突起 16與第>一^突起26’而進"步穩定。 圖56簡示一組合型液晶顯示裝置37〇包括一第一突起316 且具有一貫質上呈圓形之截面及一第二突起326,且具有一 實質上呈十字形之截面。 圖56之組合型液晶顯示裝置370具有二透過率區τ，且具 有一實質上呈十字形截面之突起326,係形成於相對電極322 上，以利定位於各透過率區τ之中心。形成於TFT基板上之 第一突起316係提供於圖案元素區外，且在對應於信號線 343及掃描線344之部位中。如圖56所示，6枚第一突起316 配置以形成2枚正方形格，且第二突起326，分別設於2枚正 方形格之中心，因此，徑向傾斜定向可以進一步穩定。 (偏光板及相位板之配置方式） 在包括一液晶層且其中負介電質各向異性液晶分子係在 無電壓施加下呈垂直定向之俗稱垂直配列型液晶顯示裝置 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公董) ⑽199 A7

中，顯示可依多種顯示模式產生。例如，不僅是—利用電 場控制液晶層雙折射以產生顯示之雙折射模式，—光學於 轉模式以及光學旋轉模式與雙折射模式之一組合方式亦可 使用做為顯示模式。當在實施例i、2所示之各液晶顯示裝 置中一對偏光板係提供於成對基板（例如TFT基板及相對基 板）之外表面上（非面向液晶層3〇之表面）時，可取得雙折$ 杈式之-液晶顯示裝置。再者’必要時可以提供一相位補 償裝置(典型上即-相位板)。此外，可呈明亮顯示之一液晶 顯示裝置可以利用實質上呈圓形偏光之光線取得。 依本發明所示，液晶區域之徑向傾斜定向之穩定性得以 改善，以利進一步增加一具有寬廣視角特徵之習知液晶顯 示裝置之顯示品質。此外，本發明提供一高穩定性之液晶 ..肩示政置其中僅向傾斜定向甚至可在受到外力破壞時輕 易回復。 儘官本發明已揭述於較佳實施例中，但是習於此技者可 以瞭解的是已揭露之本發明可有多種變更方式，且可假設 月11述以外者之多項實施例。緣是，吾人欲以文後之申請專 利範圍涵蓋本發明精神範疇内之本發明所有變更方式。

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1 · 一種液晶顯示裝置，包含： 一第一基板； 一第二基板； 一液晶層，設於第一基板與第二基板之間；及 複數圖案兀素區，各由一提供於面向液晶層之第一基 板表面上的第一電極及一提供於面向液晶層之第二基板 表面上的第二電極定義， 其中第一基板係在面向液晶層之其表面上具有至少一 第犬起，且突起備有一傾斜之側面以對應於複數圖案 元素區之各者，及 包括於複數圖案元素區各者内之一部分液晶層係在無 電壓施加下呈一實質上垂直之定向狀態，及其包括一第 一液晶區域之至少一部分且在電壓施加下係相關於至少 一第一突起而處於一徑向傾斜定向狀態，用於藉由依據 一施加電壓以改變液晶層之一定向狀態而產生顯示。 2·如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置， 其中至少一第一突起係形成於複數圖案元素區之各者 内。 3 ·如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置， 其中至少一第一突起係為複數，及 包括於複數圖案元素區各者内之部分液晶層包括複數 第一液晶區域，且其在電壓施加下皆處於徑向傾斜定向 狀態。 ° 4·如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置， 588199

   其中第一電極包括至少一第一開孔，及 至少一第一突起係形成於至少一第一開孔内。 5·如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置， 其中第一基板係在面向液晶層之其表面上具有至少一 第二突起，且突起備有一傾斜之側面以對應於複數圖案 元素區各者， 包括於複數圖案元素區各者内之部分液晶層係在電壓 %加下包括一第一液晶區域之至少一部分且相關於至少 一第二突起而處於一徑向傾斜定向狀態，及 第一液晶區域内之液晶分子之傾斜方向係連續於第二 液晶區域内之液晶分子之傾斜方向。 6·如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置， 其中第二電極具有至少一第二開孔， 包括於複數圖案元素區各者内之部分液晶層係在電壓 %加下包括一第二液晶區域且相關於至少一第二開孔而 處於一徑向傾斜定向狀態，及 第一液晶區域内之液晶分子之傾斜方向係連續於第二 液晶區域内之液晶分子之傾斜方向。 7·如申請專利範圍第5項之液晶顯示褽置， 其中第二電極具有至少一第二開孔，及 至少一第二突起係形成於至少一第二開孔内。 8.如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置， 其中至少一第二突起包括複數第二突起形成於複數圖 案元素區各者外。 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) μ規格(21GX297公愛了

   裝 訂

   588199 申請專利範園 9·如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置， 其中沿著第一基板之一表面所取之至少一第一突起之 截面係一具有旋轉對稱性之形狀。 I 〇·如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置， 其中沿著第一基板表面所取之至少一第一突起之截面 係實質上呈圓形。 II ·如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置， 其中沿著第一基板表面所取之至少一第一突起之截面 係貫質上呈十字形，其係由沿著實質上彼此呈直角之一 第一方向與一第二方向延伸之交叉線組成。 I2·如申請專利範圍第u項之液晶顯示裝置，進一步包含一 對偏光板分別提供於第一基板與第二基板之外表面上， 其中該對偏光板係設置以致於該對偏光板1中一者之 偏光軸線平行於第一方向且該對偏光板其中另'一 光軸線平行於第二方向。 爲 13·如申請專利範圍第4項之液晶顯示裝置， 其中自第一基板垂直方向所見之至少一 狀具有旋轉對稱性。 汗孔之形 14·如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置， 之 其中沿著第一基板之一表面所取之至少一 * 截面係一具有旋轉對稱性之形狀。 一大起 15·如申請專利範圍第ό項之液晶顯示裝置， 其中自第二基板垂直方向所見之至少_ 狀具有旋轉對稱性。 弟二開孔之 -3 - 本紙張尺度家標準297公釐) 588199 A8 B8 C8 _____ _____ D8 六、申請專利範圍 16.如申請專利範圍第i項之液晶顯示裝置， 其中至少一第一突起係為複數，及 複數第一突起至少一些係配置以具有旋轉對稱性。 17·如申請專利範圍第4項之液晶顯示裝置， 其中至少一第一開孔係為複數，及 複數第一開孔至少一些係配置以具有旋轉對稱性。 1 8.如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置， 其中至少一第二突起係為複數，及 複數第二突起至少一些係配置以具有旋轉對稱性。 19·如申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置， 其中至少一第二開孔係為複數，及 複數第二開孔至少一些係配置以具有旋轉對稱性。 20·如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置， 其中至少一第一突起之傾斜側面係相關於第一基板表 面而傾斜5至85度角。 2 1 ·如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置， 其中至少一第二突起之傾斜側面係相關於第二基板表 面而傾斜5至85度角。 22·如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置， 其中複數圖案元素區各者具有複數部分且其具有不同 厚度之液晶層， 第一基板及第二基板至少一者具有複數部分之間之高 度差，及 高度差係以第一電極或第二電極覆蓋。 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 六、申請專利範圍 23·如申請專利範圍第21項之液晶顯示裝置，

   26. 其中至少一第一突起之至少一些係由高度差圍繞。 24·如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置， 其中第一電極包括一透明電極及一反射電極， 複數圖案元素區各者包括一透過率區供以一透過率模 式產生一顯示，及一反射區供以一反射模式產生一顯示 ，及 ，、 液晶層在透過率區内之厚度較大於在反射區内者。 25·如申請專利範圍第i項之液晶顯示裝置， 其中第一基板進一步包括一主動元件，係對應地提供 於複數圖案元素區各者， 第一電極對應於分別提供於複數圖案元素區内且由主 動元件切換之圖案元素電極，及 第一電極對應於與圖案元素電極相對立之至少一相對 如申請專利範圍第丨項之液晶顯示裝置， 主動元件，係對應地提供 其中苐二基板進一步包括一 於複數圖案元素區各者， 第二電極對應於分別提供於複數圖案元素區内 動元件切換之圖案元素電極，及 第-電極對應於與圖案元素電極相對 雷;1¾。 土夕相對