1357528 第 95114863 號 修正日期:100.6.15 修正本 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於影像顯示系統，且特別是有關於一 種具橫向電場切換（IPS)型液晶顯示器之影像顯示系統。 【先前技術】 液晶顯示器（LCD)具有許多的優點，例如體積小、 重量輕、及低電力消耗等，因而已經廣泛地被應用於行 動顯示裝置、筆記型電腦、個人電腦（PC)螢幕及電視（τν) 等電子產品。就大尺寸螢幕及電视的應用需求而論，其 關鍵在於必須具備快應答速度、高對比率、高透光性及 無色彩反轉的寬視角。橫向電場切換（in_plane switching’簡稱IPS)型液晶顯示器兼具上述高晝質影像 的關鍵性特點，且已成為主要應用之選擇之一。例如， S. Yeo荨人於2004年國際資訊顯示學會文摘（§ociety f〇r Information Display Digest，SID 04 Digest)第 758 頁中提 出。 橫向電場切換（IPS)的構想首先由R. A. Soref於 Applied Physics Letters, vol. 22, pl65 (1973)及 Journal of Applied Physics, vol. 45, p5466 (1974)中提出。於 1992 年，Kiefer等人將橫向電場切換（IPS)的構想延伸至液晶 顯示器的應用領域，並於日後由Hitachi Japan公司開發 成商業化產品。於一 IPS-LCD裝置中，電場係以橫向形 式施加於同一基板上的畫素電極與共同電極之間。於鄰 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本
近電極之間的液晶分子則於相同的平面上旋轉。此乃IPS
- 型LCD顯示器具廣視角的緣故。然而，傳統的IPS-LCD - 採用條狀電極，致使斜角入射光於交錯偏光板發生偏離 光轴的漏光’進而使得廣視角的影像品質劣化。更有甚 • 者’由於於鄰近電極之間的液晶分子的位向係屬單一軸 相’因而極易發生色彩偏移現象，降低高入射角的顯像 品質。此外，4μιη的IPS型液晶胞的應答速度約為50毫 秒（ms)，若無特殊的電路設計及LC材料選擇，仍顯得過 慢。 為了避免於交錯偏光板發生偏離光軸的漏光且使其 使角更廣，J· Chen 等人於 SID 98 Digest (1998) p.315 與 Y· Satoh 等人於 Journal of Applied Physics, vol. 37, p4822 (1998)中使用單軸補償膜及雙軸補償膜補償IPS-LCD裝 置，然而其結果並非如預期。為了抑制色彩偏移現象的 缺點，H. Wakemoto 等人於 Japanese Journal of Applied Physics, vol. 36, p.L27 (1997)中採用鑛齒狀電極具多重場 域結構於IPS-LCD裝置。再者，美國專利第US 6,226,116 號亦揭露了類似的電極概念。此外，美國專利第US 6，128,061號S. Lee等人揭露了採用IPS型LCD以避免色 彩偏移現象的的發生，其LCD裝置包括了 一矩形架構的 * 主要電極及複數個分隔電極，以將電極於垂直方向與水 • 平方向分隔成複數的次晝素。 近來，W. Liu 等人 Japanese Journal of Applied Physics, vol. 38, p.2779 (1999)中揭露一種結合 IPS 與垂 1357528 第95114863號 修正日期:ι〇〇615 修正本 直配向（vertical alignment，簡稱VA)的構想。並且，美國 專利第US 6,177,973號S. Lee等人亦揭露了類似元件的 組態。橫向電場會致使垂直配向轉換的形變，且配合選 用正性介電異向性的液晶材料，再搭配選用適當的補償 膜，可增快應答速度及增廣顯示器的視角。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的之一在於提供一種鑛齒狀 夕重％域IPS型液晶顯示器裳置。 本發明之另-目的在於提供—種降低色彩偏移現象 的多重場域IPS型液晶顯示器裝置。 本發月之又目的在於提供一種具快應答速度的鑛 齒狀多重場域IPS型液晶顯示器裝置。 ^明之#目的在於提供—種具廣視角的鑛酱狀 夕重場域IPS型液晶顯示器裝置。 本發明之目的尚提供一綠复古4W· I_L古 ^ _ 圾1，、種具问對比率的鋸齒狀多重 %域IPS型液晶顯示器裝置。 為達成上述目的，木私明提也 ^ ,丄 不I明挺供一種液晶顯示器，用 以形成具高應答速率、低g-伧梦 A Μ 之多重場域，其包括:一=二"率及廣視角 條錯齒狀畫素電極與共同電極；::二；基板丄複數 該第二基板上;複數的配板或 B曰層失置於該第-基板與該第二基板之 間的工間，以構成—液晶胎. 之日日胞，及兩片線性偏光板分別設 ⑴ 7528 第9511486j號 修正日期:ΐ〇〇·6·15 修正本 置於該液晶胞的外側表面。 為達成上述目的，本發明另提供一種多重場域垂直 配向液晶顯示器’具高應答速率、低色彩偏移、高對比 率及廣視角，包括：一第—其刼命 ^ , ^ 乐基板與一弟一基板；複數條 ，齒狀晝素電極與共同電極交錯設置於該第—基板或該 ^ -基板^ ’以提供—液晶成垂直配向；複數的配向層 設置於該第-基板與該第二基板上；該液晶層失置於該 第一基板與該第二基板之間的空間，以構成—液晶胞； 及兩片線性偏光板分別設置於該液晶胞的外側表面。 為達成上述目的，本發明另提供一種多重場域垂直 配向液晶顯示器’具高應答速率、低色彩偏移、高穿透 率、高對比率及廣視角，包括：一第一基板與—第二基 板，衩數條鋸齒狀晝素電極與共同電極交錯設置於該第 基板或該第二基板上；複數的配向層設置於該第一基 板與該第二基板上，以提供一液晶成垂直配向；該液晶 層夾置於該第一基板與該第二基板之間的空間，以構成 一液晶胞；及一線性偏光板與一寬頻四分之一波板組成 一圓偏光板，其中該圓偏光板設置於該液晶胞的外側表 面。 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯 ί'董’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細^ 明如下： 5 【實施方式】 1357528 弟力114863號 «9^:100.6.15 修正本 W扁二發一種液晶顯示器元件的結構，適於低色 二娀二、厂。速度、廣視角及高對比率的鋸齒狀多重 豕域ips型液晶顯示器袭置。其中皆採用正性介電里向 :(魟>〇)的液晶材料與負性介電異向性(Δε的 斗鹿且液晶分子可於均#與垂直配向模式運作。第U 糸顯不根#本發明實施狀電極結構的示意圖，立中㊀ 表不為鋸齒狀電極的彎曲角度。於第i圖中，一單位電 =結包括複數條沿水平及垂直方向延伸㈣齒狀電 ，，將电極結構10分隔成至少兩個區域。一鑛齒狀電極 =列父互配置以形成指叉狀（inter_digitai)電極於相同的 土板上，各對應例如一共同電極12或一畫素電極Μ，其 L伸連接冑臈電晶體TFT(未圖示）。於不同區域的邊界 處，即共同電極12與畫素電極14間尤以完全相反切換 佔滿鄰近空間，以改善穿透率及開口率 外的電極或隔離的間隙子。 ‘、、、而 第2圖係顯示根據本發明實施例採用均質配向液晶 之MD-IPS LCD裝置的爆炸展開示意圖。於第2圖中， 液晶分子25於玻璃或塑膠基板21上均質地配向。鋸齒 ^電極的f曲角度以θ表示’ ^義為鑛齒狀電極分枝的 2伸方向與水平或垂直方向的夾角，理論上可為任意非 =的數值。基板的研磨（rubbing)方向較佳者為沿水平R// 或垂直R丄方向’即〇度或9〇度，以產生對稱的多重場域。 、、氣1"偏光板的主軸係與液晶分子2 5平行（即研磨的方 向）。當無外加偏壓的情況下’ A射光完全被交錯的偏光 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 板23、24所阻隔，亦即為全黑狀態（normal black state)。 當外加偏壓大於液晶分子的起始電壓的情況下，產生水 平電場以及於整個顯示器區域成拋物線形式分佈的電力 線。相對應地，於電力線之間具正性介電異向性（Δε>0) 的液晶指向子（indicactor)會沿電力線分佈的方向排列。而 於電力線之間具負性介電異向性（Δε<0)的液晶指向子 (indicactor)會沿電力線分佈的垂直方向排列。因此入射光 可穿透交錯的偏光板23、24。 第3A與3B圖係顯示根據本發明實施例採用垂直配 向（VA)液晶之MD-IPS LCD裝置的爆炸展開示意圖。於 第3A與3B圖中，液晶分子35於玻璃或塑膠基板上垂直 地配向，且在無外加偏壓的條件下，該顯示器元件呈現 垂直配向（VA)模式，因而無需額外的研磨步驟亦即線性 或圓偏光板皆可適用於垂直配向（VA)模式。於此情況 下，只有正性介電異向性（△ ε >0)的液晶材料適用。於搭 配線性偏光板的情況下，線性偏光板的主轴設定為90°， 亦即偏光板31、32彼此之間相互垂直。第一線性偏光板 31的主軸與第一寬頻四分之一波板33置於45°構成前圓 偏光板，此為左旋圓形偏光。相似地，第二線性偏光板 32的主軸與第二寬頻四分之一波板34置於45°構成後圓 偏光板，此為右旋圓形偏光。 為了明確說明VA型MD-IPS LCD裝置的工作原 理，本發明實施例以具線性偏光板的顯示器裝置為例說 明。當無外加偏壓施加的情況下，入射光完全被交錯的 10 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 偏光板所阻隔，因而可獲致理想的暗態。當施以一外加 偏壓施加的情況下，於鋸齒狀電極之間的液晶指向子 (indicactor)會沿平面電場重新排列且自液晶分子開始產 生相延遲（phase retardation)。因此，入射光可穿透交錯的 •偏光板。 相較於傳統的IPS LCD，由於MD-IPS LCD裝置具 較低的有效相延遲，使得其亦具有相對較低的穿透率。 為了改善穿透率，本發明實施例另提供一具有兩個LC配 向場域的鋸齒狀MD_IPS結構。第4圖係顯示根據本發明 另一實施例之具有兩個LC配向場域的鋸齒狀電極結構 的示意圖。電極結構可分隔成兩個部分，各具不同的配 向方向，且彼此之間相互垂直。起始的兩個LC配向場域 可由雙研磨（double rubbing)法獲致，其詳細方法内容請 參考 J. Chen 等文於 Journal of Applied Physics, vol. 80, pi 985 (1996)的内容。或者，可由光配向（photo-alignment) 法獲致，其詳細方法内容請參考E. Hoffman等人於SID 98 Digest (1998) ρ·734的内容。又或者，可由噴墨製程 (inkjet printing process)法獲致，其詳細方法内容請參考 M. Randier 等人於 SID 2000 Digest (2000) p.266 的内容。 由於具有兩個LC配向場域的鋸齒狀MD-IPS LCD裝置可 ' 被視為兩個分離的IPS LCD同時運作，其工作原理相似 • 於第3A與3B圖中使用均質配向液晶的MDIPS LCD裝 置。應注意的是，當線性偏光板主軸平行於其中之一 LC 配向場域内的液晶分子配向方向時，於此同時該線性偏 1357528 第95H4863號 修正日期··6.15 修正本 光板主轴亦垂直於另—LC配向場域内的液晶分子配向 方向。是故，當於無外加偏壓的情況下，入射光完全被 交錯的線性偏光板所阻隔，亦即為全黑狀態（朦㈣此仏 state)虽外加偏壓大於液晶分子的起始電壓的情況下， 即產生水平f場且紐可交錯的祕偏光板。 以下以正性介電異向性（△ ε>〇)的液晶材料為例， 列舉二個實施例詳細說明本發明： 第一實施例 請參閱第1及2圖，一單位電極結構1〇包括複數條 沿水平及垂直方向延伸的㈣狀電極，將電極結構心 隔成至少兩個區域。一鋸齒狀電極串列交互配置以形成 指叉狀（inter-digital)電極於相同的基板上，各對應例^一 共同電極12或-晝素電極14，其延伸連接—薄膜電曰粬 TFT(未圖示）。指叉狀（inter_digital)電極較佳者係由= 明銦錫氧化物(IT0)或其他導電層所構成。共， 與畫素電極14可藉由同一微影步驟形成，或別由不 驟形成。並且由-保護層例如叫所隔離。相鄰的^ 電極12與畫素電極14之間的距離可大於液晶胞間隙: 形成完全地平面電場切換，或者其間的距離可小、 胞間隙以利用其邊界場效應（fringe field effect)。\履晶 區域的邊界處 '即共同電極12與畫素電極：不， 全相反切換佔滿鄰近空間，以改善穿透率及開口^以元 而，無需額外的電極或隔離的間隙子。銀齒狀電極的= 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 曲角度θ’疋義為鑛齒狀電極分枝的延伸方向與水平或垂 直方向的夾角，理論上可為任意非零的數值。為了消去 色彩偏移現象，較佳的θ可選定為45。。基板的研磨 (nibbing)方向較佳者為沿水平或垂直方向，即〇。或9〇广 以產生對稱的多重場域。 於本實施例中，鋸齒狀電極的彎曲角度Θ較佳為 45°，研磨（rubbing)角度為〇。，以及鋸齒狀電極分枝的長 ，為35μιη。電極的寬度為4μιη，以及相鄰電極之間的距 離為6μιη。上、下基板之間的間隙為4μιη，重複的鋸齒 狀電極結構的基本晝素單位的面積為42μιηχ94μιη。本實 施例模擬係採用正性介電異向性（△ ε>())的液晶材二 MLC-6692(由默克Merck所提供）。液晶的參數為：於波 長550nm的雙曲折（birefringence)An=〇 〇85，介電異向性 △ ε=10.3,以及旋轉黏滯係數y]=〇 lpa.s。液晶分子於初 始態具均質地配向。其方位角為G。，以及其預傾角為2。。 第5圖係顯示根據本發明實施例之液晶指向子的模 擬分佈狀態’其外加偏壓的條件& 5Vms。由於平面電場 效應’液晶指向子會沿著電場分佈重新排列。由平面圖 觀之，位於晝素電極與共同電極上的液晶指向子會重新 排列，且基於對應鋸齒狀電極的彎曲尖端 被分隔成不同的配向場域。此意味著，可形成多重= 的結構。此外，在具不同圖案方向的電極串列之間，並 無明顯的不連縯及邊界形成。 w
第6圖係顯示根據本發明實施例之_狀MD_IPS 13 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 模式的時間-穿透率關係圖（曲線(a))，其所搭配使用的液 晶為均質配向的液晶Merck MLC-6692，外加偏壓的條件 為5 Vms。為更明確的說明本實施例的優點，特將傳統的 IPS模式（曲線（b))列為比較基準，其電極寬度為4μιη，以 及相鄰電極之間的距離為6 μιη。而其液晶材料與其他元 件參數與前述。請參閱第6圖之曲線（a)與（b)，本實施例 之鋸齒狀MD-IPS模式的穿透率相較於傳統的Ips模式的 穿透率明顯地降低。此乃由於錫齒狀MD-IPS模式形成多 重場域而造成液晶分子有效的光學相延遲效應所導致。 光學的穿透率可藉由施加高偏壓或者選用高雙曲折性的 液晶材料獲得改善’請進一步參閱S. T. Wu及D. K, Yang， Reflective Liquid Crystal Displays (Wiley, Chichester 2001)。另一方面’本實施例之鋸齒狀MD-IPS模式的升 起時間（rise time)大幅地縮短，其由穿透率1〇%升至9〇% 的時間為18ms’相較於傳統的ips模式所需時間為4〇ms。 第7A與7B圖分別顯示根據本實施例之鋸齒狀 MD-IPS模式與傳統的ips模式的色彩偏移圖，根據CIE 1931色度座標圖，其所搭配使用的液晶為均質配向的液 晶Merck MLC-6692。其外加偏壓的條件為5 Vms ’且藉由 一白光光源以50入射角掃描全方位角的區域。請參閱第 7B圖，傳統的IPS模式呈現藍色-偏移與黃色_偏移現象， 相較於本實施例之鋸齒狀MD.-IPS模式，則無明顯的色彩 偏移。此乃由於鑛齒狀MD_IPS模式形成多重場域而抑制 了各個方向的色彩偏移所致。 14 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 第8A與8B圖分別顯示根據本實施例之鋸齒狀 MD-IPS模式與傳統的IPS模式的視角座標圖，其所搭配 使用的液晶為均質配向的液晶Merck MLC-6692，外加偏 壓的條件為5Vms，且無搭配補償膜。請參閱第8A圖， 其±20°視角錐的範圍内具高對比率，約500:1，且10:1 的等-對比率的曲線可延伸至±60°。此充分顯示本實施例 之鋸齒狀MD-IPS模式較傳統的IPS模式具有更廣的視 角。 再者，藉由單軸膜或雙軸膜可增廣均質液晶胞的視 角，係熟悉此技藝人士所公知的，請進一步參閱S. T. Wu 反 Ώ. 1L· Yang, Reflective Liquid Crystal Displays Chichester, 2001)。另一方面，不同補償膜的設計及元件 配置可導致不同的效果。為進一步闡明之故，本實施例 以一對正性A-膜與正性C-膜搭配的補償膜改善先前所述 具線性偏光板MD-IPS模式的視角。一對正性A-膜與正 性C-膜對應的d· △ η各別為139.5nm與94.0nm，設置於 檢光板（analyzer)之前，並針對偏壓0\^5與5Vms之間計 算對比率。第9圖係顯示根據本實施例以一對正性A-膜 與正性C-膜搭配的補償膜改善具線性偏光板的MD-IPS 模式的視角座標圖。請參閱第9圖，其靠近顯示器元件 中央的部分具高對比率大於500:1，且500:1的等-對比率 的曲線可延伸至±50°。再者，右-左及上-下方位的100:1 的等-對比率的曲線可延伸至±85°。此結果意味著即使在 視角±80°的狀態下顯示器元件仍具100:1的高對比率。有 15 1357528 第 95114863 號 修正日期:100.6.15 修正本 鑑於此’本實拖例使用液晶之鋸齒狀MD-IPS模式兼具高 應答時間、超廣角視角及高對比等優點，因此特別適Z 於液晶電視與監視器等應用領域。 弟一貫施例 請參閱第1及3圖，各別顯示一鋸齒狀電極結構與 使用垂直配相液晶（VA-LC)的對應工作原理。一單位電極 …構10包括複數條沿水平及垂直方向延伸的鑛齒狀電 極丄將電極結構1〇分隔成至少兩區域。一鑛齒狀電極串 歹J 乂互配置以形成指叉狀（inter_digital)電極於相同的基 板上，各對應例如一共同電極12或一晝素電極14，其延 伸連接-薄膜電晶體TFT(未圖示）。指又狀⑽仏^咖❶ 電極較佳者係由—透明銦錫氧化物(IT〇)或其他導電層所 構成。共同電極12與晝素電極14可藉由同一微影二驟 形成，或別由不同步驟形成。並且由一保護層例如以〇2 所隔離。於不同區域的邊界處，即共同電極12與晝素電2 極14間尤以完全相反切換佔滿鄰近空間，以改善穿透= 及開口率。因❿’無需額外的電極或隔離的間隙子。鋸 ㈣狀電極的㈣角度θ’定義為鑛齒狀電極分枝的延伸方 :與水平或垂直方向的夾角’理論上可為任意非零的數 °。由於液晶分子係以垂直方式配向，因此可不需要研 磨程序。 於本貫施例中’鋸齒狀電極的彎曲角度 1〇°，以及鋸齒狀電極分枝的長度為21μηι。電極的寬^ 16 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 為4μιη ’以及相鄰電極之間的距離為8μηι。上、下基板 ' 之間的間隙為4μηι，重複的鋸齒狀電極結構的基本畫素 ; 單位的面積為4〇μιη><86μιη。本實施例模擬係採用正性介 電異向性（△ ε >0)的液晶材料MLC-6876-10〇(由默克 Merck所提供）。液晶的參數為：於波長550nm的雙曲折 (birefringence)An=0.105，介電異向性△ ε =16，以及旋轉 黏滯係數Y]=0.09Pa.S。液晶分子於初始態具均質地配 向。其方位角為0。’以及其預傾角為9〇。。 於第一實施例中具均質配向液晶的鋸齒狀MD_Ips 杈式顯不器裝置，其彈性常數為扭曲。相較於本實施 例具垂直配向液晶的鋸齒狀MD_Ips模式顯示器裝置，其 彈1*生¥數為彎曲。由於正性液晶的△ ε的絕對值大於 負性液晶的△ ε的絕對值，因此相較於傳統使用負性液 晶的VA模式，本實施例的VA_MD_Ips模式需要更高的 驅動電壓。第10圖係顯示根據本發明實施例之液晶指向 ^的模擬分佈狀態，其外加偏壓的條件為65Vm。由於 平面電場效應，液晶指向子會沿著電場分佈彎曲且重新 ί。由平面圖觀之，位於畫素電極與共同電極上的液 曰^指向子會重新排列，1基於對應鑛齒&電極的彎曲尖 端，/夜晶指向子被分隔成不同的配向場域。此意味著， 可，成多重場域的結構。此外，在具不同圖案方向的電 亟1之間，並無明顯的不連續及邊界形成。 第1 1圖係顯示根據本發明實施例 1助奶模式的時时透㈣係_、物），其= 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 配使用的液晶為垂直配向的液晶Merck MLC-6876-100， 外加偏壓的條件為6.5Vms。請參閱第n圖，相較於搭配 線性偏光板（曲線（b))的穿透率為17%，搭配圓偏光板（曲 線（a))的穿透率提升為21%，其光線利用率提升34%。然 不論配線性偏光板或圓偏光板，皆具較快的應答時間， 其由穿透率10%升至90%以及由90%衰減至10%的時間 皆小於25ms。 第12圖分別顯示根據本實施例之鋸齒狀 VA-MD-IPS模式的色彩偏移圖，其根據αΕ 1931色度座 標圖’其所搭配使用的液晶為垂直配向的液晶Merck MLC-6876-100。其外加偏壓的條件為6.5Vms，且藉由一 白光光源以5 0入射角掃描全方位角的區域。本實施例之 鑛齒狀VA-MD-IPS模式，無明顯的色彩偏移。此乃由於 鋸齒狀VA-MD-IPS模式形成多重場域而完全抑制了色彩 偏移所致。此結果有助於克服灰階顯示時的色彩反轉問 題。 藉由一單軸及一負性雙曲折膜或雙軸膜可增廣V A 液模式晶胞的視角，係熟悉此技藝人士所公知的，請進 一步參閱 S. T. Wu 及 D. K. Yang,及CVpifl/ (Wiley，Chichester，2001)。為進一步闡明之故， 本實施例以一對負性C-膜與正性A·膜搭配的補償膜改善 先前所述具線性偏光板VA-MD-IPS模式的視角。一對負 性C-膜與正性A-膜對應的d· Δη各別為-204.7nm與 16.8nm，設置於檢光板（analyzer)之前，並針對偏壓〇vms 1357528 第95Π4863號 修正曰期:100.6.〖5 修正本 與6.5Vms之間計算對比率。帛13目係顯示根據本實施例 以對負性C-膜與正性A-膜搭配的補償膜改善具線性偏 光j的VA-MD-IPS模式的視角座標圖。請參閱第13圖， 其靠近顯示器元件中央的部分具高對比率大於5〇〇:1，且 500:1的等-對比率的曲線可延伸至±2〇。，以右-左及上-下 方位對稱。其10:1的視角錐範圍可延伸至土70。。有鑑於 此L本貫施例使用垂直配向液晶之鋸齒狀MD_ips模式兼 具高應答時間、超廣角視角及高對比等優點，因此特別 適用於液晶電視與監視器等應用領域。 弟二實施例 第4圖係顯示根據本發明第三實施例之具有兩個 LC配向場域的鑛齒狀電極結構的示意圖。—單位電極結 構包括複數條沿水平及垂直方向延伸㈣齒狀電極， :電極構1〇刀成至少兩區域。一鑛齒狀電極串列交 互配置以形成指又狀（inter_digita〇電極於相同的基板 上’各對應例如-共同電極12或一晝素電極14，其延伸 連接薄膜電晶體TFT(未圖示）。指叉狀獅）電 :車“土者係由一透明錮錫氧化物(IT〇)或其他 ^共同電極12與畫素電極14可藉由同一微影步= 2或別由不同步驟形成。並且由一保護層例如叫所 士相鄰的共同電極12與畫素電極14之間的距離可 的Γ巨^胞間隙以形成完全地平面電場切換，或者其間 、離可小於液晶胞間隙以利用其邊界場效應⑼喂 19 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 field effect)。 於第4圖中，電極結構可分隔成兩個部分，各具不 同的配向方向’且彼此之間相互垂直，其中箭頭符號的 方向表示液晶分子的位向。初始的兩個液晶為向場域可 由雙研磨法、光配向（photo-alignment)法或喷墨製程
(inkjet printing process)獲得。由於本實施例之 2D MD-IPS LCD裝置可被視為兩個分離的IPS LCD同時運作，其工 作原理相似於第3A與3B圖中使用均質配向液晶的 MD-IPS LCD裝置。應注意的是，當線性偏光板主軸平行 於其中之一 LC配向場域内的液晶分子配向方向時，於此 同時該線性偏光板主軸亦垂直於另一 LC配向場域内的 液晶分子配向方向。 蘇齒狀電極的彎曲角度θ’定義為鋸齒狀電極分枝 的延伸方向與水平或垂直方向的夾角，理論上可為任意 非令的數值。為了獲致較南的穿透率，較佳的Ο可選定 為低於45°。基板的研磨（rubbing)方向較佳者為沿水平或 垂直方向，即〇。或90。對應兩個不同的配向區域，以產生 對稱的多重場域。 於本實施例中，鋸齒狀電極的彎曲角度θ較佳為 1〇° ’研磨（rubbing)角度為〇。及90。對應上、下兩個不同 的配向區域。錯齒狀電極分枝的長度為21 μηι。電極的寬 度為4μιη，以及相鄰電極之間的距離為8μιη。上、下基 板之間的間隙為4μιη，重複的鋸齒狀電極結構的基本晝 素單位的面積為4〇μιη><86μιη。本實施例模擬係採用正性 20 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 介電異向性（△ ε >0)的液晶材料MLC-6692(由默克 Merck所提供）。液晶的參數為：於波長550nm的雙曲折 (birefringence)An=0.085，介電異向性△ ε =10.3，以及旋 轉黏滯係數YfO.lPa.S。液晶分子於初始態具均質地配 向，以及其預傾角為2°。 第14圖係顯示根據本發明第三實施例之具兩個均 勻配向液晶場域的雜尺狀MD-IPS LCD ’其液晶指向子的 模擬分佈狀態。其搭配液晶材料為默克（Merck) MLC-6692，外加偏壓的條件為5Vms。由於平面電場效 應，液晶指向子會沿著電場分佈重新排列。由平面圖觀 之，位於晝素電極與共同電極上的液晶指向子會重新排 列，且基於對應鋸齒狀電極的彎曲尖端，液晶指向子被 分隔成不同的配向場域。此意味著，可形成多重場域的 結構。此外，即使本實施例之2D MD-IPS模式可視為兩 個不同的IPS模式結合，其間並無明顯的不連續及邊界 形成。 第15圖係顯示根據本發明第三實施例之鋸齒狀2D MD-IPS模式，其搭配交錯的線性偏光板的狀態下的時間 -穿透率關係圖，外加偏壓的條件為5Vms。本實施例之鋸 齒狀2D MD-IPS模式搭配交錯的線性偏光板的穿透率為 24%，足以與傳統的曲折式電極之IPS模式的穿透率相匹 敵。再者，相較於先前實施例的單一均勻配向場域的MD IPS模式，其光線利用率提升50%。 第16圖分別顯示根據本發明第三實施例之鋸齒狀 1357528 第9:)114863號 修正日期:1〇〇·6_15 修正本 2D MD-IPS模式的色彩偏移圖，其根據匸压1931色度座 標圖，所搭配使用的液晶為均質配向的液晶Merck MLC-6692 (Δη=0.085，△ ε =i〇_3 &Yl=〇.ipa.S)。其外加 偏壓的條件為5Vms’且藉由—白光光源以5〇。入射角掃描 全方位角的區域。本實施例之鋸齒狀2D MD_Ips模式， 無明顯的色彩偏移。此乃由於鋸齒狀2D MD_Ips模式形 成多重場域而完全抑制了色彩偏移所致。此結果有助於 克服灰階顯示時的色彩反轉問題。 第17圖分別顯不根據本發明第三實施例之鋸齒狀 2D MD-IPS模式的視角座標_，其所搭配使用的液晶為 均質配向的液晶 Merck MLC-6692 (△ n=〇.〇85，△ ε =10.3 及Yi-O.lPa.S)，外加偏壓的條件為5Vms，且無搭配補償 膜。請參閱第17圖，其±20。視角錐的範圍内具高對比率， 約500:1，且1〇:1的等-對比率的曲線可延伸至土7〇。。此 充分顯不本實施例之鋸齒狀2D MD-IPS模式較傳統的 IPS模式具有更廣的視角。 為了進一步增廣鋸齒狀2D MD-IPS的視角，本實施 例以一對正性A_膜與正性C_膜搭配的補償膜。正性'Α· 膜與正性C-膜對應的（Ι.Δη各別為14i.2nm與94.1nm， 設置於檢光板（analyzer)之前，並針對偏壓〇¥邮與5Vms 之間計算對比率。第18圖係顯示根據本實施例以一對正 性A-膜與正性C·膜搭配的補償膜改善具線性偏光板的 2DMD-IPS模式的視角座標圖。請參閱第18圖，其靠近 顯示器元件中央的部分具高對比率大於5〇〇:1，且~5〇〇:1 22 1357528 第 95114863 號 修正日期.·】00.6.〗5 修正本 的等-對比率的曲線可延伸至±5〇。，以及右_左及上_下方 位對稱區域仍保持500:1的對比率。其1〇〇:1的視角 園可延伸至意。有鐘於此，本實施例之雜齒= MD-IPS模式兼具高應答時間、超廣角視角及高對比等優 點，因此特別適用於液晶電視與監視器等應用領域。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 定本：明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不 明之精神和範_，當可做些許的更動與潤飾，_ 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。 ”， 23 1357528 第95114863號 修正日期·.6.15 修正本 【圖式簡單說明】 / 第1圖係顯示根據本發明實施例之電極結構的示意 圖，其中0表示為鑛齒狀電極的彎曲角度. • 第2 ®係顯示根據本發明實施例採用均質配向液晶 - 之MD-IPSLCD裝置的爆炸展開示意圖； 第3 A與3 B圖係顯示根據本發明實施例採用垂直配 向（VA)液晶之MD-IPS LCD裝置的爆炸展開示意圖； 第4圖係顯示根據本發明另一實施例之具有兩個 LC配向場域的鋸齒狀電極結構的示意圖； 第5圖係顯不根據本發明實施例之液晶指向子的模 擬分佈狀態，其外加偏壓的條件為5 ; 、第6圖係顯不根據本發明實施例之鋸齒狀 模式的％間-穿透率關係圖（曲線與傳統的〗模式的 時間-穿透率關係圖（曲線(b)); 第7A與7B圖分別顯示根據本實施例之鋸齒狀 MD-IPS模式與傳統的lps模式的色彩偏移圖，根據⑽ 1931色度座標圖，其所搭配使用的液晶為均質配向的液 晶 Merck MLC-6692 ; 第8A與8B圖分別顯示根據本實施例之鋸齒狀 MD-IPS模式與傳統的lps模式的視角座標圖，其所搭配 使用的液晶為均質配向的液晶Merck MLC_6692，外加偏 壓的條件為5Vms，且無搭配補償膜； 第9圖係顯示根據本實施例以一對正性A_膜與正性 C膜格配的補償膜改善具線性偏光板的MD-IPS模式的 24 1357528 第951_號修正日期最6_15修正本 視角座標圖； 第Η) Ϊ係顯示_本發明實施例之液晶指向子的 模擬分佈狀態，其外加偏壓的條件為6 5vms; 第11 ®係、顯示根據本發明實施例之鑛齒狀 VA-MD-IPS模式的時間-穿透率關係圖； 第12圖分別顯示根據本實施例之鋸齒狀 VA-MD-IPS模式的色彩偏移圖，其根據αΕ則色产座 標圖，其所搭配使料液晶為垂直配向的液晶^ MLC-6876-100 ； 第13圖係顯示根據本實施例以—對負性&膜與正 性A-膜搭配的補償膜改善具線性偏光板的哪 模式的視角座標圖； 第14圖係顯示根據本發明第三實施例之具兩個均 勻配向液晶場域的鑛尺狀MIMPSLCD，其液晶指向子的 模擬分佈狀態。其搭配液晶材料為默克(Merck) MLC-6692，外加偏壓的條件為5V . 第15圖係顯示根據本發明第三實施例之鑛齒狀2d MD -1P S模式’其搭配交錯的線性偏光板的狀態下的時間 -穿透率關係圖，外加偏壓的條件為5V · 第16圖分別顯示根據本發明第三實施例之鑛齒狀 2D MD-IPS核式的色彩偏移圖，其根據CIE 1931色度座 標圖，所搭配使用的液晶為均質配向的液日日日 MLC-6692 (Δη=0.085，△ ε =1〇 3 及 Yi=〇 lpa S); 第17圖分別顯示根據本發明第三實施例之鋸齒狀 25 1357528 第95114863號 修正日期:100.6.15 修正本 2D MD-IPS模式的視角座標圖，其所搭配使用的液晶為 均質配向的液晶 Merck MLC-6692 (△ η=0·085，△ ε =10.3 及Yl=0.1Pa.S)，外加偏壓的條件為5Vms，且無搭配補償 膜；以及 第18圖係顯示根據本實施例以一對正性A-膜與正 性C-膜搭配的補償膜改善具線性偏光板的2D MD-IPS模 式的視角座標圖。 【主要元件符號說明】 1 〇〜早位電極結構， 12〜共同電極； 14〜晝素電極； 21、22〜基板； 23、24與31、32〜交錯的偏光板； 25、 35〜液晶層； 33、34〜1/4λ 波板； 26、 36〜背光源； Θ〜鋸齒狀電極的彎曲角度； R丄〜垂直研磨方向， R/〃水平研磨方向。 26