TWI257517B - In-plane switching liquid crystal display device - Google Patents

Description

1257517 七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為： 第（三）圖。 (二)本代表圖之元件符號簡單說明： 上基板 110 下基板 120 液晶層 130 偏光片 U1、121 絕緣層 122 鈍化層 123 配向層 114 、 124 資料線 140 閘極線 150 像素電極 160 公共電極 170 液晶分子 180 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學弋· 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，特別係關於_種平面内切 換型液晶顯示裝置(In-Plane Switching Liquid Crystal Display，抓 LCD) 〇 ’ 【先前技術】 液晶顯示裝置，是平面顯示裝置中的一種，其經過幾十年來 的务展，不僅在筆記本電腦領域得到廣泛應用，還在監視器、電 視及桌上型電腦領域佔據越來越大之份額。 為了克服先前技術中液晶顯示裝置中視角小之缺陷，諸多公 司都研發出相關之廣視角技術，而平面内切換型液晶顯示裝置係 1257517 其中頗具優勢之一種。 普通之平面内切換型液晶顯示裝置包括兩相對設置之上、下 基板，夾麵基板間之㈣層及設置於下基板±之複數個像素電 極及公共電極。由於像素電極與公共電極設置於同一基板之上， =用像素與公料極間魅之平行於基板職向電場促使 液晶分子在同—平面_動，具有廣視角、高發光效率及高對比 度之優點。 請參閱第一圖，係一種先前技術平面内切換型液晶顯示裝置# 之立體示意圖。該平面内切換型液晶顯示裝置1G包括一下基板 u -上基板n及失於其中之一液晶層13。一上偏光片及一 下偏光片15分別設置於該上基板u及下基板12外侧。一像素電 極16與-共用電極η設置於該下基板12之内側，其中該像素電 極16與共用電極17純條狀之翻電極，相互平行且間隔排列。 -上配向膜(圖未示)及一下配向膜(圖未示)分別設置於該上基板 1及下基板12之内側，该下配向膜覆蓋該像素電極16與共用電鲁 極17 ’其中，上、下配向膜之摩擦方向相同，靠近該二配向膜處 之液晶分子18長軸大致平行於上、下基板u及12。上偏光片 與下偏光片15之偏絲互相垂直，未施加電壓時，液晶分子 之長轴與像素電極16及共用電極17具有一夾角，自背光源(圖未 示)發出之光線通過液晶層13後，其偏及偏振方向不發生變 化’光線被上偏光片14吸收不能通過，故該平面内切換型液晶顯 1257517 示裝置ίο顯示暗態。 。月麥閱第一圖，當於像素電極16及共用電極17間施加電壓 犄，將產生一平行於下基板12之電場E卜該電場扪之方向垂直 於像素電極16與共用電極17。於該電場耵之作用下，液晶分子 18之長軸朝平行於電場E1之方向偏轉，液晶層Η之光學延遲發 生艾化自下偏光片I5出射之線偏振光通過液晶層15後轉變成 橢圓偏振光或圓偏振光，故光線可以穿過上絲片14，此時該平 面内切換魏晶顯示I置職示亮態，從而實關像顯示之目的。 惟，由於未施加電壓時液晶分子18沿同一方向排列，施加電 G後母液日日刀子18均需偏轉相同的幅度，以達到與電場平 行的狀態’導致該平面内切換魏晶顯示裝置1()之響應速度慢， 從而影響圖像顯示效果1，由於該平面内切換型液晶顯示裝置 10係利用U 18之雙折射原理以實現顯示目的，當液晶層 13之厚度發生變化時，其她延遲也發生變化，影響光線通過液 晶層13後之偏振狀態，從耐彡_平_切換魏晶顯示裝置1〇 之顯示效果。也就是說’液晶層13之厚度誤差允許麵較小，在 面板製作過財·程要求較高，從而導致生產時低。且由於 像素電極16及公共電極17均為長條透_電極，因此加入電壓 時’像素電極16及公共電極17間產生的電場方向唯―，因而就 限定了可視角度，其視角特性不佳。 有鑑於此，提供-種響應速度更快，生產良率較高，視角特 1257517 ί·生更佳之平面内切換型扭曲向列型液晶顯示裝置實為必要。 【發明内容】 本务明之目的在於提供一種響應速度更快，生產良率較高， 視角特性更佳之平面内切換型液晶顯示裝置。 對應於上述目的，本發明提供一種平面内切換型液晶顯示裝 置其包括.一上基板及一與上基板相對設置之下基板；—液晶 ^ ” °又置於上基板與下基板之間，該液晶層為扭曲向列型液晶； =分別設置於上基板與下基板上之上偏光片及下偏光片；兩分別鲁 没置於上基板與下基板_之上配向膜及下配向膜，上配向膜與 下配向膜之摩擦方向垂直’下配向膜之綱能大於上配向膜之錯 鉤月匕’複數細彡成於下基板上之像素電極與公共電極；其巾，該. 像素電極與公共雜至少射_不同方向之科，㈣加麵· 日守该像素電極與公共電極間產生至少兩個方向之電場。 與先前技術相比較，由於該液晶顯示裝置採用扭曲向列型液 晶，上、下配向膜之摩擦方向垂直，因而該液晶顯示褒置之液晶_ 層成虹扭曲排列’當施加電麗時’液晶層之液晶分子偏轉至電場 方向時，其偏轉時間較短，液晶層之厚度亦可允許具有較大= 差，且由於像素電極與公共電極至少包括兩個不財向之部分π，、 因此在施加電綱，像素電極與公共電極間產生至少兩個方向之 電場，即電場方向並不唯-。像素電極與公共電蝴產生一 或多域電場，於該電場作用下液晶分子會沿_方向或多個二向 8 1257517 偏轉，使雜素於顯示效果上分成兩個或多個區域，該兩個或多 個區域引起之色差可相互補償，因此，該平面㈣換型液晶顯示 I置於各個方向上對比度增強，因而視角雜更佳。 【實施方式】 印芩閱第二圖，為本發明之平面内切換型液晶顯示裝置第一 貫施方式之剖面示意圖。本發明之平面内切換魏晶顯示裝置⑽ 包括一上基板110及一與上基板相對設置之下基板12〇，一設置於 基板110、120間之液晶層13〇，該液晶層13〇採用扭曲向列型液籲 晶分子180。 一下偏光片121設置於下基板12〇之外侧，複數個公共電極 170形成於下基板120上，-絕緣層122覆蓋該公共電極17〇，複 數個像素電極160與資料線14〇形成於該絕緣層122上，一鈍化 層123覆蓋於像素電極16〇與資料線19〇上，—下配向膜124形 成於该鈍化層123上並與液晶層13〇相接觸。該絕緣層122材料 為二氧化石夕(Si02)或氮化石夕(SiNx)，該鈍化層123材料為二氧化石夕❿ (Si02)或氮化矽(SiNx)。 一上偏光片111設置於上基板110之外侧，一上配向膜114 設置於上基板110之内侧並與液晶層130相接觸。 該上配向膜114與下配向膜124之預傾角度很小，一般為〇。 〜10，液晶層130之液晶分子180長軸大致平行於基板no、120 平面。其中，上配向膜114與下配向膜124之摩擦方向大致成9〇。， 9 1257517 上基板110與下基板120間之液晶分子⑽在未施加電壓時成9〇。 扭曲排列’以形成一扭曲向列型之液晶層13〇。該上配向膜叫與 下配向膜124之材料為聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)，其中該下配 口膜4對液日日刀子18〇之錯鉤能(Anch〇ring 遠大於上配 向膜114對液晶分子18〇之錨鉤能。 "亥上偏光片I11之偏振軸方向與上配向膜114之摩擦方向垂 直，故，靠近該上配向膜114之液晶分子18〇長軸方向與上偏光 片111之偏振方向垂直。該下偏光片121之偏振軸方向與下配向 膜124之摩擦方向平行，故，靠近該下配向膜m之液晶分子⑽ 長軸方向與下偏光片121之偏振方向平行。 。月i閱第四圖，為本發明之平面内切換型液晶顯示裝置第一 貫施方式之電極結構示意圖。複數條帶狀之閘極線15〇形成於下 基板120上並横向延伸，複數條帶狀之資料線14〇形成於下基板 120上縱向延伸。相互垂直之閘極線15〇與資料線14〇形成一像素 區域，每一像素區域至少包括一位於閘極線15()與資料線14〇交 叉處之薄膜電晶體190，該薄膜電晶體190包括一閘極191、一源 極193及一汲極192,其中，該薄膜電晶體19〇之閘極191與閘極 線150相互電連接，源極193與資料線14〇電連接，汲極192與 像素電極160電連接。該像素電極16〇與公共電極17〇均為“〉，， 形帶狀電極且平行間隔設置，二者均為透明導電材料製成，如氧 化鋼锡(Indium Tin Oxide, ITO)或氧化銦鋅(Indium 乃沉 〇xide， 1257517 IZO)雜素電極⑽與公共電極m亦可由導電金屬材料製成。 由於。亥液晶顯示裝置100採用扭曲向列型液晶層跡由於 配向膜114㈣向魏之輪嶽㈣。，液晶層13〇内 f子180呈9〇。扭曲排列，當於像素電極湖與公共電極 170間施加电麵’液晶分子應朝向電場方向偏轉，因而，該液晶 二二子⑽在電場作用下’所需要的偏轉時間比 乡別技射液日日分子的偏轉時間短，因此，該液晶顯示裝置⑽ 曰應速度更决。由於該液晶顯示裝置刚利用上配向膜I"與下籲 配向膜124之摩擦方向不同使液晶層13〇内之液晶分子廟成如。 扭曲排列’因而，該液晶顯示襄置1⑻對液晶層130之厚度無嚴 格^求’該液晶層13〇之厚度可具有較大的尺寸誤差。且由於像 素电極160與公共電極17〇肖為‘‘〉，，形帶狀電極且平行間隔設 置，因此，當施加電壓時，於像素電極膽與公共電極17〇間產 生兩平行於基板之電場E11及E12 ’該電場Eu與電場EG方向 不同液日日刀子18〇在該兩電場E11及E12作用下旋轉使液晶分鲁 ^⑽之長軸方向分別平行於電場E11及E12。由於未施加電壓 時每-液晶分子180排列不一致，在電場E11及纽作用下，液 晶分子180之長軸平行於電場En及E12方向時所需之時間短， 故’本發明平面内切換型液晶顯示裝置1〇〇具有響應速度快之優 點。另，本發明平面内切換型液晶顯示裝置100利用扭曲排列之 液晶分子180來改變通過液晶層13〇之光線之偏振方向以實現圖 11 1257517 董/制、Γ的’、因此可允許液晶層i3G厚度具有較大之誤差範圍，. i ‘衣!之要求不如先前技術高，故可提高生產良率。此外，由於 ^ >幵> 帶狀像素電極160與公共電極170及液晶分子⑽將一 素分成兩個不同區域，該兩個不同之區域具有不同之視角特 :们區域引起之色差可相互補償，因此，該平面内切換型液 晶顯=置⑽於各個方向上度增強，視麟性更佳。 ^睛㈣第五圖，為本發明之平_切換型液晶顯示裝置第二 =方式之電極結構示意圖。該平面内切換型液晶顯示裝置勘鲁 與平面内切換型液晶顯示裝置觸之區別在於，該像素電極細 包，第—彎曲部分26卜第二彎曲部分262及第三彎曲部分263， 該'彎曲部分均為“>，，形帶狀結構，該公共電極27〇與像素電極260 相對應且平行間隔設置。 凊芩閱第六圖，為本發明之平面内切換型液晶顯示裝置第二 貫施方式施加電壓時電極結構放大示意圖。該像素電極26〇之第 %曲邛为261、弟一脊曲部分262及第三彎曲部分263分別包括鲁 第一側邊 2611、2621、2631 及第二侧邊 2612、2622、2632。第一 侧邊2611、2621、2631與第二側邊2612、2622、2632首尾相連 形成三彎曲角。該第一侧邊26ii、MU、2631彼此傾斜設置互不 平行，第二側邊2612、2622、2632彼此傾斜設置互不平行。當於 像素電極260與公共電極270間施加電壓時，像素電極26〇與公 共電極270間產生平行於基板之電場E21、E22、E23、E24、E25、 12 1257517 E26。該各電場之方向不同，每一像素之液晶分子沿六個方向 排列，每-像素被分為六趣域，每—區域具有不同之視角特性， 因而可提高視角並使各視角之對比度增強，從而提高顯示品質。 、’’τ上所述本餐明確已符合發明專利之要件，麦依法提出專 财請ϋ上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之 犯圍並不以上述實施方式為限’舉凡熟習本案技藝之人士援依本 4月之和神所作之等效修_或變化’皆應涵蓋於以下中請專利範 圍内。 【圖式簡單說明】 第-圖係-種先前技術平面内切換型液晶顯示裝置之立體示意 圖。 弟-圖係先前技術平面内切換魏晶顯示m加電壓時之立體 不意圖。 第三圖係本發明之平面内切換型液晶顯示裝置第—實施方式之剖 面示意圖。 第圖係本毛明之平面内切換型液晶顯示裳置第一實施方式之電 極結構示意圖。 第五圖係本發明之平面⑽翻液晶_喊置第二實施方式之電 極結構示意圖。 第六圖係本發明之平面_換型液晶_示裝置第二實施方式施加 電壓時電極結構放大示意圖。 13 1257517 【主要元件符號說明】

上基板 110 下基板 120 液晶層 130 偏光片 in、121 絕緣層 122 鈍化層 123 配向層 114 、 124 資料線 140 閘極線 150 像素電極 160 、 260 公共電極 170 、 270 液晶分子 180 薄膜電晶體 190 閘極 191 >及極 192 源極 193

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Claims (1)

1257517 十、申凊專利範圍： 一種平面内切換型液晶顯示裝置，其包括： —上基板及—與上基板挪設置之下基板； 液曰曰層’其设置於上基板與下基板之間，該液晶層為扭曲 向列型液晶； 兩刀U於上基板與下基板上之上偏光片及下偏光片； 兩刀別叹置於上基板與下基板内侧之上配向膜及下配向膜， 上配向膜與下配向膜之摩擦方向垂直，下配向膜之錫釣能參 大於上配向膜之錯鉤能； I數個形成於下基板上之像麵極與公共電極； 其中’該像素雜與公共餘至少射兩個糾方向之部分。 士申。月專利|巳圍第1項所述的平面内切換型液晶顯示裝置，其 中該像素電極與公共電極採用“ >，，形帶狀結構。 ’、 3. 如申請專利範圍第2項所述的平面内切換型液晶顯示裝置，其 中《亥下偏光片之偏振軸方向平行於靠近該下配向膜表面處之液參 晶分子長轴。 4. 如申5月專利範圍第3項所述的平面内切換型液晶顯示裝置，其 中未施加電壓時，該上偏光片之偏振軸方向垂直於靠近下酉⑽ 膜表面處之液晶分子長轴。 士申明專利範圍第1項所述的平面内切換型液晶顯示裝置，其 中雜素電極與公共電極由複數個“〉，，形帶狀結構構成。 15 1257517 6· 一種平面内切換型液晶顯示裝置，其包括： ‘ 一上基板及一與上基板相對設置之下基板； ~液晶層，其設置於上基板與下基板之間，該液晶層為扭曲 向列型液晶； 兩刀別没置於上基板與下基板上之上偏光片及下偏光片； 兩刀別设置於上基板與下基板内側之上配向膜及下配向膜， 上配向膜與下配向膜之摩擦方向垂直，下配向膜之錨鉤能 大於上配向膜之錨鉤能； 春 複數個形成於下基板上之像素電極與公共電極， · 其中’當施加電麟像素電極與公共電極間產生至少兩個不 同方向之電場。 7.如申請專利範圍第6項所述的平面内切換型液晶顯示裳置，其 中該像素電極與公共電極_ “〉，，形帶狀結構。 &如申請專利範圍第6項所述的平面内切換型液晶顯示裝置，其 中該下偏光片之偏振軸方向平行於靠近該下配向膜表面處之% 液晶分子長輛。 9·如申料利範目第8項所制平面㈣換魏晶顯示裝置，其 中未知加电麼日$ ’该上偏光片之偏振軸方向垂直於靠近下配向 膜表面處之液晶分子長軸。 10·如申凊專利範圍第6項所述的平面内切換型液晶顯示裝置，其 中该像素電極與公共電極由複數個“〉，，形帶狀結構構成。 16 1257517 ιι·—種平面内切換型液晶顯示裝置，其包括： 一上基板及一與上基板相對設置之下基板； 液晶層’其設置於上基板與下基板之間，該液晶層為扭曲 向列型液晶； 兩分別設置於上基板與下基板上之上偏光狀下偏光片； 兩刀別a又置於上基板與下基板内侧之上配向膜及下配向膜， 上配向膜與下配向膜之摩擦方向垂直，下配向膜之錫鉤能 大於上配向膜之錯鉤能； 複數個形成於下基板上之像素電極與公共電極； 其中，當施加電壓時液晶分子至少向兩個不同方向偏轉。 12. 如申凊專利範圍第！丨項所述的平面内切換型液晶顯示裝置，其 中該像素電極與公共電極採用“〉，，形帶狀結構。 13. 如申明專利範圍第U項所述的平面内切換型液晶顯示裝置，其 中該下偏光片之偏振轴方向平行於靠近該下配向膜表面處之液

晶分子長轴。 14.如申請專利範圍第13項所述的平_切換魏晶顯示裝置， 中未施加電壓時’該上偏光片之偏振轴方向垂直於靠近下配 膜表面處之液晶分子長軸。 晶顯示裝置，其 >形f狀結構構成。 15.如申請專利翻第u項所述辭軸切換型液 中該像素電極與公共電極由複數個