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TWI448792B - 多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構 - Google Patents

多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構 Download PDF

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TWI448792B
TWI448792B TW100126639A TW100126639A TWI448792B TW I448792 B TWI448792 B TW I448792B TW 100126639 A TW100126639 A TW 100126639A TW 100126639 A TW100126639 A TW 100126639A TW I448792 B TWI448792 B TW I448792B
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Kai Hung Huang
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Au Optronics Corp
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Description

多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構
本發明係關於一種多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，尤指一種具有高開口率與低色偏之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構。
液晶顯示器具有輕薄短小之優點，已被廣泛地應用在各式電子產品，如手機、個人數位助理(PDA)及筆記型電腦(notebook)等，而且隨著大尺寸液晶顯示面板技術的快速發展，液晶顯示器已逐漸成為平面電視的主流產品。然而，由於液晶顯示器通常有視角窄小之缺點而成為發展上的限制條件，因此業界遂研發出一種多區域垂直配向(multi-domain vertical alignment,MVA)液晶顯示面板，因其具有廣視角與低應答時間(response time)等特性，因而成為目前大尺寸平面顯示面板的主流產品。在習知多區域垂直配向液晶顯示面板中，主要包括四區域垂直配向液晶顯示面板與八區域垂直配向液晶顯示面板兩種。四區域垂直配向液晶顯示面板具有色偏問題，而使得顯示品質不佳；而八區域垂直配向液晶顯示面板主要係利用電容分壓方式加以實現，其具有低開口率問題，因此必須增加背光強度而會增加耗電量。
本發明之目的之一在於提供一種低色偏與高開口率之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構。
本發明之一較佳實施例提供一種多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，包括一第一基板、一第二基板、一液晶層、一第一電極、一第二電極、一次畫素區、至少一第一配向凸塊結構以及至少一第二配向凸塊結構。第一基板與第二基板分別具有一內表面彼此面對設置。液晶層包括複數個液晶分子設置於第一基板與第二基板之間。第一電極設置於第一基板之內表面上，且第二電極設置於第二基板之內表面上。次畫素區位於第一基板與第二基板之間，且次畫素區包括一第一區域與一第二區域。第一配向凸塊結構設置於第一區域之內，其中第一配向凸塊結構具有至少一第一配向面用以使位於第一區域內並對應於第一配向面之液晶分子具有一第一預傾角，以及至少一第二配向面用以使位於第一區域內並對應於第二配向面之液晶分子具有一第二預傾角，且第一配向凸塊結構在垂直於第一基板與第二基板之一法線方向上之一投影面積與第一區域之一面積之一比值大體上大於0.7。第二配向凸塊結構設置於第二區域之內，且第二配向凸塊結構具有至少一第三配向面用以使位於第二區域內並對應於第三配向面之液晶分子具有一第三預傾角，以及至少一第四配向面用以使位於第二區域內並對應於第四配向面之液晶分子具有一第四預傾角，其中第一預傾角、第二預傾角、第三預傾角與第四預傾角彼此均不相等。
本發明之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構包括至少一第一配向凸塊結構設置於次畫素區之第一區域，以及至少一第二配向凸塊結構設置於次畫素區之第二區域，且由於第一配向凸塊結構的第一配向面與第二配向面以及第二配向凸塊結構的第三配向面與第四配向面具有不同的傾斜角度，因此可使得對應於第一配向面、第二配向面、第三配向面與第四配向面的液晶分子具有不同的預傾角與配向方向。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第1圖至第3圖。第1圖至第3圖繪示了本發明之第一較佳實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖，其中第1圖繪示了畫素結構的上視示意圖，第2圖為沿第1圖之剖面線A-A’繪示之畫素結構的剖面示意圖，第3圖為沿第1圖之剖面線B-B’與C-C’繪示之畫素結構的剖面示意圖。本文中所有提到的圖式皆僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。如第1圖至第3圖所示，本實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構10，包括一第一基板12、一第二基板14、一液晶層16、一第一電極18、一第二電極20、一次畫素區10P、至少一第一配向凸塊結構22以及至少一第二配向凸塊結構24。第一基板12具有一內表面12S，第二基板14具有一內表面14S，且第一基板12之內表面12S與第二基板14之內表面14S彼此面對設置。液晶層16包括複數個液晶分子16L設置於第一基板12與第二基板14之間。第一電極18設置於第一基板12之內表面12S上，且第二電極20設置於第二基板14之內表面14S上。次畫素區10P位於第一基板12與第二基板14之間，且次畫素區10P包括一第一區域101與一第二區域102。第一配向凸塊結構22設置於第一區域101之內，且第二配向凸塊結構24設置於第二區域102之內。在本實施例中，第一電極18與第二電極20係分別為一平面電極，對應第一區域101與第二區域102，且第一電極18為一畫素電極，而第二電極20為一共通電極，但不以此為限。例如，第一電極18可為一共通電極，而第二電極20可為一畫素電極。此外，第一配向凸塊結構22與第二配向凸塊結構24均係設置於第二電極20上，但不以此為限。為了簡化說明，本實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構10的部分元件，例如閘極線、資料線、薄膜電晶體與彩色濾光片等，未繪示於圖式中。
如第2圖與第3圖所示，第一配向凸塊結構22設置於第一區域101之內，且第一配向凸塊結構22在垂直於第一基板12與第二基板14之一法線方向N上之一投影面積與第一區域101之一面積之一比值大體上大於0.7，但不以此為限。第一配向凸塊結構22具有複數個第一配向面22S1與複數個第二配向面22S2。以第一基板12之內表面12S(或第二基板14之內表面14S)為基準，第一配向面22S1具有一第一傾斜角度a1，且第二配向面22S2具有一第二傾斜角度a2。第一配向面22S1可使位於第一區域101內並對應於第一配向面22S1之液晶分子16L具有一第一預傾角t1，而第二配向面22S2可使位於第一區域101內並對應於第二配向面22S2之液晶分子16L具有一第二預傾角t2。第二配向凸塊結構24設置於第二區域102之內，第二配向凸塊結構24具有複數個第三配向面24S3與複數個第四配向面24S4。以第一基板12之內表面12S(或第二基板14之內表面14S)為基準，第三配向面24S3具有一第三傾斜角度a3，且第四配向面24S4具有一第四傾斜角度a4。第三配向面24S3可使位於第二區域102內並對應於第三配向面24S3之液晶分子16L具有一第三預傾角t3，而第四配向面24S4可使位於第二區域102內並對應於第四配向面24S4之液晶分子16L具有一第四預傾角t4。另外，第一配向凸塊結構22之具有一第一高度H1 ，且第二配向凸塊結構24具有一第二高度H2 。在本實施例中，第一預傾角t1、第二預傾角t2、第三預傾角t3與第四預傾角t4彼此均不相等，其可藉由例如將第一配向凸塊結構22之第一配向面22S1之第一傾斜角度a1與第二配向面22S2之第二傾斜角度a2以及第二配向凸塊結構24之第三配向面24S3之第三傾斜角度a3與第四配向面24S4之第四傾斜角度a4設計為彼此均不相等加以達成，但不以此為限。此外，亦可將第一配向凸塊結構22之第一高度H1 與第二配向凸塊結構24之第二高度H2 設計成不同高度，例如將第一配向凸塊結構22之第一高度H1 設定為大於第二配向凸塊結構24之第二高度H2 ，以使得第一預傾角t1、第二預傾角t2、第三預傾角t3與第四預傾角t4彼此均不相等。藉由上述配置，在同一個次畫素區10P內的液晶分子16L可具有包括第一預傾角t1、第二預傾角t2、第三預傾角t3與第四預傾角t4四種以上不同的預傾角，而可實現出多區域的廣視角顯示效果。
另外，本實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之第一區域101僅具有一個第一配向凸塊結構22，但第一配向凸塊結構22的數目並不以此為限。例如，第一配向凸塊結構22的數目亦可為兩個、三個或多個，且所有的第一配向凸塊結構22在法線方向N上之投影面積和與第一區域101之面積之比值較佳大於0.7。另外，本實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之第二區域102僅具有一個第二配向凸塊結構24，且第二配向凸塊結構24在法線方向N上之投影面積與第二區域102之面積之比值大體上大於0.7，但不以此為限。第二配向凸塊結構24的數目並不限於一個。例如，第二配向凸塊結構24的數目亦可為兩個、三個或多個，且所有的第二配向凸塊結構24在法線方向N上之投影面積和與第二區域102之面積之比值較佳大於0.7。值得一提的是，在另一實施例中，所有的第一配向凸塊結構22(可為一個或多個)在法線方向N上之投影面積和與第一區域101之面積之比值較佳大於0.7時，所有第二配向凸塊結構24(可為一個或多個)在法線方向N上之投影面積與第二區域102之面積之比值不必大於0.7。
另外，第一配向凸塊結構22與第二配向凸塊結構24之材料可包括光阻材料，藉此可利用曝光顯影方式定義出其圖案，且在製程上可僅利用單一光罩，例如一灰階光罩，使第一配向凸塊結構22與第二配向凸塊結構24具有不同的曝光量，如此即可使第一配向凸塊結構22與第二配向凸塊結構24具有不同的配向面與/或高度。第一配向凸塊結構22與第二配向凸塊結構24之材料亦可為其它各種有機或無機之介電材料。再者，第一配向面22S1、第二配向面22S2、第三配向面24S3與第四配向面24S4可為傾斜之平面，但不以此為限而亦可為例如曲面。另外，第一配向凸塊結構22與第二配向凸塊結構24並不限於上述結構，而可為各種規則或不規則的幾何結構。此外，第一配向凸塊結構22與第二配向凸塊結構24的表面可選擇性地覆蓋有配向膜(圖未示)，且配向膜可不需要進行摩刷(rubbing)。
請再參考第4圖，並請一併參考第1圖至第3圖。第4圖繪示了第1圖至第3圖之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的配向方向。如第1圖至第4圖所示，由於本實施例之第一配向凸塊結構22具有兩個第一配向面22S1與兩個第二配向面22S2，第二配向凸塊結構24具有兩個第三配向面24S3與兩個第四配向面24S4，且第一配向面22S1之第一傾斜角度a1與第二配向面22S2之第二傾斜角度a2以及第二配向凸塊結構24之第三配向面24S3之第三傾斜角度a3與第四配向面24S4之第四傾斜角度a4設計為彼此均不相等，因此液晶分子16L會分別以第一預傾角t1、第二預傾角t2、第三預傾角t3與第四預傾角t4預傾。此外，對應於兩個不同的第一配向面22S1的液晶分子16L雖然具有相同的第一預傾角t1，但液晶分子16L會分別沿兩個不同配向方向D11 、D12 進行配向。同理，對應於第二配向面22S2的液晶分子16L亦會沿著兩個不同的配向方向D13 、D14 進行配向，對應於第三配向面24S3的液晶分子16L亦會沿著兩個不同的配向方向D21 、D22 進行配向，以及對應於第四配向面24S4的液晶分子16L亦會沿著兩個不同的配向方向D23 、D24 進行配向。藉此，本實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構10可具有八個配向區域。然而，本發明之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構並不限定為八區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，而可藉由調整第一配向面22S1、第二配向面22S2、第三配向面24S3與第四配向面24S4的數目實現出具有更多配向區域的畫素結構。
本發明之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構並不以上述實施例為限。下文將依序介紹本發明之其它較佳實施例與變化型之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，且為了便於比較各實施例之相異處並簡化說明，在下文之各實施例或變化型中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施例或變化型之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。
請參考第5圖。第5圖繪示了本發明之第一較佳實施例之第一變化型之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。如第5圖所示，本變化型之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構10’之第一電極18具有至少一狹縫(slit)18S，對應於第一區域101與第二區域102之交界處。
請參考第6圖。第6圖繪示了本發明之第一較佳實施例之第二變化型之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。如第6圖所示，本變化型之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構10”另包括至少一第三配向凸塊結構26，設置於第一電極18上並對應於第一區域101與第二區域102之交界處。
請參考第7圖。第7圖繪示了本發明之第二較佳實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。如第7圖所示，不同於第一實施例，在本實施例中，多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構30之第一配向凸塊結構22係設置於第二電極20上，但第二配向凸塊結構24係設置於第一電極18上。
請參考第8圖與第9圖，並一併參考第1圖。第8圖與第9圖繪示了本發明之第三較佳實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。如第8圖與第9圖所示，不同於第一較佳實施例與第二較佳實施例，本實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構40之第一配向凸塊結構22之第一高度H1 大體上等於第二配向凸塊結構24的第二高度H2 。然而，在本實施例中，由於第一配向面22S1之第一傾斜角度a1與第二配向面22S2之第二傾斜角度a2以及第二配向凸塊結構24之第三配向面24S3之第三傾斜角度a3與第四配向面24S4之第四傾斜角度a4同樣彼此均不相等，因此可使得對應於第一配向面22S1、第二配向面22S2、第三配向面24S3與第四配向面24S4的液晶分子16L具有不同的預傾角與配向方向。
請參考第10圖至第12圖。第10圖至第12圖繪示了本發明之第四較佳實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖，其中第10圖繪示了畫素結構的上視示意圖，第11圖為沿第10圖之剖面線A-A’繪示之畫素結構的剖面示意圖，第12圖為沿第10圖之剖面線B-B’與C-C’繪示之畫素結構的剖面示意圖。如第10圖至第12圖所示，與第三較佳實施例相同之處在於，本實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構50之第一配向凸塊結構22之第一高度H1 大體上等於第二配向凸塊結構24的第二高度H2 。不同於第三較佳實施例，在本實施例中，本實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構50之第一配向凸塊結構22在垂直於第一基板12與第二基板14之法線方向N的投影面積A1 不等於第二配向凸塊結構24的投影面積A2 。例如，第一配向凸塊結構22的投影面積A1 大於第二配向凸塊結構24的投影面積A2 。由於第一配向面22S1之第一傾斜角度a1與第二配向面22S2之第二傾斜角度a2以及第二配向凸塊結構24之第三配向面24S3之第三傾斜角度a3與第四配向面24S4之第四傾斜角度a4同樣彼此均不相等，因此可使得對應於第一配向面22S1、第二配向面22S2、第三配向面24S3與第四配向面24S4的液晶分子16L具有不同的預傾角與配向方向。
綜上所述，本發明之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構包括至少一第一配向凸塊結構設置於次畫素區之第一區域，以及至少一第二配向凸塊結構設置於次畫素區之第二區域，且由於第一配向凸塊結構的第一配向面與第二配向面以及第二配向凸塊結構的第三配向面與第四配向面具有不同的傾斜角度，因此可使得對應於第一配向面、第二配向面、第三配向面與第四配向面的液晶分子具有不同的預傾角與配向方向。此外，本發明之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構具有低色偏與高開口率之優點。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10,10’,10”,30,40,50．．．多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構
10P．．．次畫素區
101．．．第一區域
102．．．第二區域
12．．．第一基板
12S．．．內表面
14．．．第二基板
14S．．．內表面
16．．．液晶層
16L．．．液晶分子
18．．．第一電極
20．．．第二電極
22．．．第一配向凸塊結構
22S1．．．第一配向面
22S2．．．第二配向面
24．．．第二配向凸塊結構
24S3．．．第三配向面
24S4．．．第四配向面
D11 ,D12 ,D13 ,D14 ．．．配向方向
D21 ,D22 ,D23 ,D24 ．．．配向方向
N．．．法線方向
H1 ．．．第一高度
H2 ．．．第二高度
18S．．．狹縫
a1．．．第一傾斜角度
a2．．．第二傾斜角度
a3．．．第三傾斜角度
a4．．．第四傾斜角度
t1．．．第一預傾角
t2．．．第二預傾角
t3．．．第三預傾角
t4．．．第四預傾角
A1 ．．．投影面積
A2 ．．．投影面積
第1圖至第3圖繪示了本發明之第一較佳實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。
第4圖繪示了第1圖至第3圖之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的配向方向的示意圖。
第5圖繪示了本發明之第一較佳實施例之第一變化型之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。
第6圖繪示了本發明之第一較佳實施例之第二變化型之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。
第7圖繪示了本發明之第二較佳實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。
第8圖與第9圖繪示了本發明之第三較佳實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。
第10圖至第12圖繪示了本發明之第四較佳實施例之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構的示意圖。
10．．．多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構
10P．．．次畫素區
101．．．第一區域
102．．．第二區域
12．．．第一基板
12S．．．內表面
14．．．第二基板
14S．．．內表面
16．．．液晶層
16L．．．液晶分子
18．．．第一電極
20．．．第二電極
22．．．第一配向凸塊結構
22S1．．．第一配向面
24．．．第二配向凸塊結構
24S3．．．第三配向面
N．．．法線方向
H1 ．．．第一高度
H2 ．．．第二高度
a1．．．第一傾斜角度
a3．．．第三傾斜角度
t1．．．第一預傾角
t3．．．第三預傾角

Claims (17)

  1. 一種多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，包括：一第一基板；一第二基板，其中該第一基板與該第二基板分別具有一內表面彼此面對設置；一液晶層，包括複數個液晶分子設置於該第一基板與該第二基板之間；一第一電極，設置於該第一基板之該內表面上；一第二電極，設置於該第二基板之該內表面上；一次畫素區，位於該第一基板與該第二基板之間，其中該次畫素區包括一第一區域與一第二區域；至少一第一配向凸塊結構，設置於該第一區域之內，其中該至少一第一配向凸塊結構具有至少一第一配向面用以使位於該第一區域內並對應於該第一配向面之該等液晶分子具有一第一預傾角，以及至少一第二配向面用以使位於該第一區域內並對應於該第二配向面之該等液晶分子具有一第二預傾角，且該至少一第一配向凸塊結構在垂直於該第一基板與該第二基板之一法線方向上之一投影面積與該第一區域之一面積之一比值大體上大於0.7；以及至少一第二配向凸塊結構，設置於該第二區域之內，該至少一第二配向凸塊結構具有至少一第三配向面用以使位於該第二區域內並對應於該第三配向面之該等液晶分子具有一第三 預傾角，以及至少一第四配向面用以使位於該第二區域內並對應於該第四配向面之該等液晶分子具有一第四預傾角，其中該第一預傾角、該第二預傾角、該第三預傾角與該第四預傾角彼此均不相等。
  2. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一配向面具有一第一傾斜角度，該第二配向面具有一第二傾斜角度，該第三配向面具有一第三傾斜角度，該第四配向面具有一第四傾斜角度，且該第一傾斜角度、該第二傾斜角度、該第三傾斜角度與該第四傾斜角度彼此均不相等。
  3. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一配向凸塊結構具有一第一高度，該第二配向凸塊結構具有一第二高度，且該第一高度不等於該第二高度。
  4. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一配向凸塊結構具有一第一高度，該第二配向凸塊結構具有一第二高度，且該第一高度等於該第二高度。
  5. 如請求項4所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一配向凸塊結構之該投影面積不等於該第二配向凸塊結構在該法線方向上之一投影面積。
  6. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該至少一第一配向凸塊結構僅具有一第一配向凸塊結構。
  7. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該至少一第二配向凸塊結構在該法線方向上之一投影面積與該第二區域之一面積之一比值大體上大於0.7。
  8. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該至少一第一配向凸塊結構係設置於該第二電極上。
  9. 如請求項8所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第二電極包括一平面電極，對應該第一區域與該第二區域。
  10. 如請求項8所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一電極包括一平面電極，對應該第一區域與該第二區域。
  11. 如請求項10所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，另包括至少一第三配向凸塊結構，設置於該第一電極上並對應於該第一區域與該第二區域之一交界處。
  12. 如請求項8所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一電極具有至少一狹縫(slit)，對應於該第一區域與該第 二區域之一交界處。
  13. 如請求項8所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該至少一第二配向凸塊結構係設置於該第二電極上。
  14. 如請求項8所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該至少一第二配向凸塊結構係設置於該第一電極上。
  15. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一電極包括一畫素電極，且該第二電極包括一共通電極。
  16. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一電極包括一共通電極，且該第二電極包括一畫素電極。
  17. 如請求項1所述之多區域垂直配向液晶顯示面板之畫素結構，其中該第一配向凸塊結構與該第二配向凸塊結構之材料包括光阻材料。
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