專(zhuān)利名稱：多域垂直配向液晶顯示器與其液晶配向方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器與其液晶配向方法，尤其涉及一種多域垂直配向液晶 顯示器(MVA-IXD)與其液晶配向方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器因其簡(jiǎn)潔的外型、具有能量效率的特性、較佳的圖像品質(zhì)以及廣范圍 的應(yīng)用，現(xiàn)已超越傳統(tǒng)陰極射線管(CRT)裝置成為市場(chǎng)上的主流。圖1為一 IXD面板上一顯示區(qū)域內(nèi)的元件示意圖。在顯示區(qū)域212中，像素電極 矩陣221、薄膜晶體管(TFT) 222、柵極線223與數(shù)據(jù)線224形成于一下方玻璃基板211上。 在像素電極矩陣221上方提供一配向膜225。相反地，在面對(duì)下方玻璃基板211的上方玻璃 基板231的幾乎整個(gè)表面上形成一共同電極233與配向膜232。另外，將一液晶層241封緘 在下方配向膜225與上方配向膜232間的空間中。通過(guò)配向膜225與232，液晶層241中的液晶分子會(huì)分別朝特定方向排列。配向 膜的位向視液晶顯示器的種類(lèi)而決定，并隨配向膜的構(gòu)造和/或材料而有不同。例如，在 扭轉(zhuǎn)向列型液晶顯示器(TN-LCD)中，液晶分子于施加電場(chǎng)前本身呈扭轉(zhuǎn)配置，如螺旋狀結(jié) 構(gòu)。另一方面，在垂直配向型液晶顯示器(VA-IXD)中，液晶分子自然呈垂直排列。當(dāng)未施 加電壓時(shí)，垂直配向型液晶顯示器的液晶分子保持與基板垂直，因此顯示黑色。當(dāng)施加一電 壓時(shí)，液晶分子朝水平方向改變，即與基板平行的方向，因此光可通過(guò)而顯示白色。已知當(dāng)從垂直方向看時(shí)，垂直配向型液晶顯示器具有良好的對(duì)比。然而，若從較大 視角看時(shí)，圖像品質(zhì)會(huì)受到影響。圖2示出從不同視角位置處觀看垂直配向型液晶顯示器 的狀況。如所示，液晶分子33因電壓而傾斜時(shí)，會(huì)從顯示器正前方的視角位置A看到灰色。 然而在視角位置B與C處，會(huì)因?yàn)橐壕Х肿酉鄬?duì)于不同視角位置有不同傾斜角度之故而分 別看到黑色與白色。因此，顯示便失真。為了解決此問(wèn)題，發(fā)展出一種如圖3所示的多域垂直配向型液晶顯示器 (MVA-LCD)。如圖所示，將一像素分隔成多個(gè)區(qū)域，且在不同區(qū)域中的液晶分子33朝向不同 方向，例如像素左半部31中的朝逆時(shí)針傾斜，而像素右半部32中的朝順時(shí)針傾斜。因此， 在圖2所示的顯示灰色的相似條件下，若從視角位置C看來(lái)，像素左半部31顯示黑色，而像 素右半部32顯示白色。另一方面，若從視角位置B看來(lái)，像素左半部31顯示白色，而像素 右半部32顯示黑色。因此，該像素在任意視角位置基本上都顯示為灰色。一般而言，四個(gè) 區(qū)域?qū)V角觀看而言是合適的。然而，實(shí)際上很難把尺寸小到100x300微米的單一個(gè)像素分隔成四個(gè)區(qū)域，并控 制這四個(gè)區(qū)域中的液晶分子朝向不同方向。為了使不同區(qū)域的液晶分子朝向不同方向，可 在像素電極與其相關(guān)配向膜之間或共同電極與其相關(guān)配向膜之間或同時(shí)提供突起構(gòu)造，以 自動(dòng)形成不同區(qū)域。請(qǐng)參閱圖4，其利用實(shí)例的示出說(shuō)明自動(dòng)形成不同區(qū)域的原理。如圖4的實(shí)例所示，于像素電極40與位于像素電極40上方的配向膜42間，區(qū)域 分隔的界線上形成一突起構(gòu)造41。由于突起構(gòu)造41的存在，有些分布在突起構(gòu)造41上方，在無(wú)施加電壓時(shí)本應(yīng)為垂直站立的液晶分子44變成傾斜。接著傾倒動(dòng)作如箭號(hào)所示般傳 遞，使得在相同區(qū)域中的液晶分子朝向同樣的方向。因?yàn)橥黄饦?gòu)造的組態(tài)使得分布在突起 構(gòu)造41上方的液晶分子朝不同方向傾斜，故不同區(qū)域中的液晶分子朝向不同的方向。該突起構(gòu)造41也可提供或另外提供至上方配向膜45與共同電極46之間。雖然在不同區(qū)域有差別位向的液晶分子可通過(guò)上述突起構(gòu)造實(shí)現(xiàn)，但突起構(gòu)造的 形成會(huì)使顯示器面板的工藝復(fù)雜化。因此，也可在像素電極50或共同電極52上形成開(kāi)孔 以取代該突起構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)在多區(qū)域中的液晶分子有差別位向的目的，如圖5(a)與圖5(b)所 示。所述開(kāi)孔51配置于像素電極50或共同電極52中。開(kāi)孔的形狀從俯視看可為圓形或 十字交叉。一般而言，使用交叉形狀的開(kāi)孔穿透率會(huì)比使用圓形開(kāi)孔的好。請(qǐng)注意圖中為 求簡(jiǎn)潔并未特別畫(huà)出配向膜。然而，交叉形狀的開(kāi)孔涉及復(fù)雜的液晶分子移動(dòng)方式，例如如圖6(a)到圖6(c)所 示，位于開(kāi)孔60的液晶分子61a會(huì)先被導(dǎo)向一直角，然后使靠近開(kāi)孔60的液晶分子61b 轉(zhuǎn)動(dòng)一傾斜角，再延伸至其他液晶分子61c至傾斜角，因此在達(dá)到穩(wěn)定液晶配向所需的響 應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有開(kāi)孔的多域垂直 配向液晶顯示器(MVA-LCD)與其液晶配向方法，同時(shí)在穿透率與響應(yīng)時(shí)間上有所改善。本發(fā)明提供一種多域垂直配向液晶顯示器，包括第一基板與第二基板，設(shè)置于相 對(duì)面，其間有一空間；一像素電極矩陣，形成該第一基板上，面向該第二基板，并包括多個(gè)配 向開(kāi)孔；一共同電極，形成該第一基板上，面向該第一基板，并包括多個(gè)配向開(kāi)孔；以及液 晶分子，位于該空間中，每一個(gè)液晶分子的方向均隨一施加于所述像素電極與該共同電極 間的電場(chǎng)以及一相對(duì)于所述像素電極與該共同電極的所述配向開(kāi)孔的位置而變化；其中至 少所述像素電極與該共同電極之一的所述配向開(kāi)孔包括至少兩個(gè)相交叉且?jiàn)A角小于90度 的配向開(kāi)孔。本發(fā)明另提供一種多域垂直配向液晶顯示器，包括第一基板與第二基板，設(shè)置于 相對(duì)面，其間有一空間；一像素電極矩陣，形成該第一基板上，面向該第二基板，并包括多個(gè) 配向開(kāi)孔；一共同電極，形成該第二基板上，面向該第一基板，并包括多個(gè)配向開(kāi)孔；以及 液晶分子，位于該空間中，每一個(gè)液晶分子的方向均隨一施加于所述像素電極與該共同電 極間的電場(chǎng)以及一相對(duì)于所述像素電極與該共同電極的所述配向開(kāi)孔的位置而變化；其中 至少所述像素電極與該共同電極之一的所述配向開(kāi)孔包括至少一個(gè)沿相對(duì)應(yīng)電極的對(duì)角 線延伸的斜角開(kāi)孔。本發(fā)明又提供一種液晶配向方法，在一多域垂直配向液晶顯示器中，一像素電極、 一共同電極、以及液晶分子共同形成一液晶配向單元。在該液晶配向單元中，于該共同電極 上形成至少兩個(gè)交叉于一點(diǎn)的開(kāi)孔，并于該像素電極上形成沿該像素電極對(duì)角線延伸的斜 角開(kāi)孔。該共同電極上的所述開(kāi)孔與該像素電極上的所述開(kāi)孔彼此錯(cuò)開(kāi)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)理想的穿透性與響應(yīng)速度。為讓本發(fā)明之上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施 例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。



圖1為示出一 LCD面板的顯示區(qū)域中所含元件的示意圖；圖2為示出從不同視角位置處看VA-LCD狀況的示意圖； 圖3為示出從不同視角位置處看MVA-LCD狀況的示意圖；
圖4為示出一自動(dòng)形成不同區(qū)域的原理實(shí)例的示意圖；
圖5 (a)為示出另一自動(dòng)形成不同區(qū)域的原理實(shí)例的示意圖； 圖5(b)為示出又一自動(dòng)形成不同區(qū)域的原理實(shí)例的示意圖； 圖6(a)到圖6(c)為示出達(dá)到穩(wěn)定液晶配向前液晶的移動(dòng)過(guò)程； 圖7(a)為示出本發(fā)明一實(shí)施例中一像素電極的開(kāi)孔組態(tài)示意圖；圖7(b)為示出本發(fā)明一實(shí)施例中一共同電極的開(kāi)孔組態(tài)示意圖； 圖8為示出本發(fā)明一實(shí)施例中像素電極與共同電極疊合后的液晶配向單元的開(kāi)
孔組態(tài)示意9為示出一開(kāi)孔周?chē)囊壕Х肿拥姆轿唤鞘疽鈭D，其與開(kāi)孔的寬度有關(guān)；以及 圖10為一曲線圖，示出一方位角與一開(kāi)孔寬度與單元間隙間比例(Ws/d)的關(guān)系
示意圖上述附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下 211下方玻璃基板212顯示區(qū)域221像素電極矩陣 222薄膜晶體管223柵極線 224數(shù)據(jù)線 225配向膜231上方玻璃基板 232配向膜 233共同電極241液晶層 A，B，C視角位置 31像素左半部32像素右半部33液晶分子 40像素電極 41突起構(gòu)造 42配向膜 43下方玻璃基板44液晶分子45配向膜 46共同電極50像素電極 51開(kāi)孔52共同電極 60開(kāi)孔61a, 61b, 61c液晶分子 70像素電極 71共同電極711十字交叉形狀開(kāi)孔 712交叉形狀開(kāi)孔72子像素電極720像素分隔開(kāi)孔721斜角開(kāi)孔21電極 22開(kāi)孔
24液晶分子

具體實(shí)施例方式
為了利用開(kāi)孔改善MVA-IXD的穿透率與響應(yīng)時(shí)間，本發(fā)明特別針對(duì)開(kāi)孔組態(tài)加以設(shè)計(jì)，包括形狀、大小、位置、像素縱橫比(aspect ratio)等會(huì)以不同形式影響顯示器效能 的因素。請(qǐng)參閱圖7(a)與圖7(b)，其示出本發(fā)明一實(shí)施例中一MV-IXD的開(kāi)孔組態(tài)。該IXD 例如具有圖1類(lèi)似的構(gòu)造。開(kāi)孔同時(shí)分布在共同電極71與像素電極70上。在此實(shí)施例中， 每一像素分隔成多個(gè)子像素，例如通過(guò)開(kāi)孔720將像素電極70分隔成4個(gè)子像素電極72， 如圖7(a)所示。在每一子像素電極72中形成開(kāi)孔721。另一方面，如圖7 (b)所示，于共同 電極71中形成開(kāi)孔711與712。雖然此處只畫(huà)出一組開(kāi)孔711與712作為一個(gè)液晶配向單 元，但也可能在共同電極71中形成多組開(kāi)孔711與712。圖8進(jìn)一步顯示一液晶配向單元 中從疊合的共同電極71與子像素電極72看開(kāi)孔的相對(duì)組態(tài)與位置，其中開(kāi)孔711/712與 721在本實(shí)施例中彼此不重疊。非必要但較佳每一子像素電極72的形狀都為正方形，如此有利于快速響應(yīng)。在每 一液晶配向單元中，于MVA-LCD的共同電極71中相對(duì)于子像素電極72中心處形成一十字 交叉形狀開(kāi)孔711與一 X交叉形狀開(kāi)孔712。非必要但較佳開(kāi)孔711與712設(shè)置在中間位 置以使響應(yīng)較快。另外，再于子像素電極72的角落形成四個(gè)斜角開(kāi)孔721，如圖7(a)所示。 斜角開(kāi)孔721的數(shù)目較佳為4個(gè)，因?yàn)殡m然開(kāi)孔數(shù)多有利于快速反應(yīng)，但會(huì)犧牲穿透率。共 同電極71上的斜角開(kāi)孔部分712與子像素電極72上的斜角開(kāi)孔721均沿子像素電極72 對(duì)角線方向延伸，但彼此錯(cuò)開(kāi)。此外，角落開(kāi)孔721也可僅與十字交叉形狀開(kāi)孔711并用 而無(wú)X交叉形狀開(kāi)孔712，以得到較佳的穿透率與響應(yīng)速度，但響應(yīng)速度可能無(wú)法像角落開(kāi) 孔721與十字交叉形狀開(kāi)孔711及X交叉形狀開(kāi)孔712并用那樣快。然而，也可根據(jù)上述 說(shuō)明進(jìn)行修飾與變化，以改善響應(yīng)速度。在平衡效應(yīng)的考慮下，共同電極71上的十字交叉形狀開(kāi)孔711及X交叉形狀開(kāi)孔 712的寬度基本上相等，基本上也與子像素電極72上的斜角開(kāi)孔721與像素分隔開(kāi)孔720 的寬度相等。X交叉形狀開(kāi)孔712的每一斜角開(kāi)孔長(zhǎng)度約為子像素電極對(duì)角線長(zhǎng)度的1/3， 并穿過(guò)十字的中間。另一方面，每一個(gè)沿子像素電極72對(duì)角線延伸的斜角開(kāi)孔721長(zhǎng)度也 約等于子像素電極72角落到相對(duì)于共同電極71上十字交叉形狀開(kāi)孔711中間位置的對(duì)角 方向長(zhǎng)度的1/3。非必要但較佳使像素電極與共同電極具有上述開(kāi)孔長(zhǎng)度，以取得穿透率與 響應(yīng)時(shí)間上的平衡。較小的開(kāi)口長(zhǎng)度，如1/4對(duì)角方向長(zhǎng)度，有利于高穿透性，但比起1/3 長(zhǎng)度的開(kāi)孔造成較慢的響應(yīng)速度。較大的開(kāi)口長(zhǎng)度，如1/2對(duì)角方向長(zhǎng)度，有不亞于1/3長(zhǎng) 度開(kāi)孔的響應(yīng)速度，但會(huì)造成較低的穿透性。較佳也特別針對(duì)開(kāi)孔寬度對(duì)單元間隙(液晶層厚度)的比例加以設(shè)計(jì)，以改善液 晶配向。最適合的比例將參閱圖9與圖10加以說(shuō)明。如圖9所示，當(dāng)于一電極21設(shè)置一開(kāi)孔22時(shí)，靠近開(kāi)孔中央的液晶分子24會(huì)因 開(kāi)孔的存在而傾斜。當(dāng)開(kāi)孔寬度減少時(shí)，液晶分子的方位角(azimuth angle(0))相對(duì)變 小。開(kāi)孔周?chē)壕Х肿拥姆轿唤桥c開(kāi)孔寬度有關(guān)。在相對(duì)介電常數(shù)(permittivity (O) 3 與6下進(jìn)行模擬，顯示方位角與開(kāi)孔寬度與單元間隙間比例(Ws/d)的關(guān)系，如圖10所示。 如圖所示，范圍在約1. 0到3. 0間的Ws/d值可使液晶分子的方位角變廣。尤其當(dāng)Ws/d值 在1. 2到2. 5之間時(shí)，液晶分子的方位角為45士 10度，有利于快速響應(yīng)。另外，當(dāng)使用線性偏光板時(shí)，十字交叉形狀開(kāi)孔較佳與偏光板的吸收軸方向一致。 子像素的長(zhǎng)度與寬度較佳在30微米到70微米的范圍，以取得穿透率與響應(yīng)時(shí)間的平衡。若液晶配向單元，也即子像素的尺寸太小，穿透率不佳。另一方面，響應(yīng)時(shí)間會(huì)隨液晶配向單 元尺寸的增加而增加。利用上述的開(kāi)孔組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)所欲的穿透性與響應(yīng)速度。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù) 范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多域垂直配向液晶顯示器，包括一第一基板與一第二基板，設(shè)置于相對(duì)面，其間具有一空間；一像素電極矩陣，形成該第一基板上，且面向該第二基板，并包括多個(gè)配向開(kāi)孔；一共同電極，形成該第二基板上，且面向該第一基板，并包括多個(gè)配向開(kāi)孔；以及液晶分子，位于該空間中，每一個(gè)液晶分子的方向均隨一施加于所述像素電極與該 共同電極間的電場(chǎng)以及一相對(duì)于所述像素電極與該共同電極的所述配向開(kāi)孔的位置而變 化；其中至少所述像素電極與該共同電極之一的所述配向開(kāi)孔包括至少兩個(gè)相交叉且?jiàn)A 角小于90度的配向開(kāi)孔。
2.如權(quán)利要求1所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中所述像素電極與該共同電極均 具有至少兩個(gè)相交叉且?jiàn)A角小于90度的配向開(kāi)孔。
3.如權(quán)利要求1所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中至少所述像素電極之一定義有 多個(gè)子像素電極，每一子像素電極均和該共同電極組成一液晶配向單元。
4.如權(quán)利要求3所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中該像素電極以兩個(gè)相交叉的分 隔開(kāi)孔分成所述四個(gè)子像素電極，且所述分隔開(kāi)孔也為所述配向開(kāi)孔的一部分。
5.如權(quán)利要求4所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中每一所述子像素電極均分別具 有30微米到70微米的長(zhǎng)度與寬度范圍。
6.如權(quán)利要求4所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中每一所述子像素電極均分別為 一正方形。
7.如權(quán)利要求3所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中每一所述子像素電極均于角落 上具有斜角開(kāi)孔，且所述斜角開(kāi)孔也為所述配向開(kāi)孔的一部分。
8.如權(quán)利要求7所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中每一所述斜角開(kāi)孔均沿該相對(duì) 應(yīng)子像素電極的對(duì)角線延伸。
9.如權(quán)利要求8所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中沿該相對(duì)應(yīng)子像素電極的對(duì)角 線延伸的所述斜角開(kāi)孔長(zhǎng)度為該相對(duì)應(yīng)子像素電極對(duì)角線長(zhǎng)度的1/3。
10.如權(quán)利要求3所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中該共同電極的配向開(kāi)孔包括 至少兩個(gè)相交叉且?jiàn)A角小于90度的開(kāi)孔，并位于相對(duì)于所述子像素電極之一的中心處。
11.如權(quán)利要求3所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中所述配向開(kāi)孔寬度與該液晶 配向單元間隙間的比例在1. 2到2. 5的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中所述像素電極的配向開(kāi)孔與 該共同電極的配向開(kāi)孔彼此不重疊。
13.如權(quán)利要求1所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中所有所述配向開(kāi)孔寬度均相同。
14.如權(quán)利要求1所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中至少所述像素電極與該共同 電極之一的所述配向開(kāi)孔包括至少兩個(gè)相交叉且?jiàn)A角小于45度的開(kāi)孔。
15.如權(quán)利要求1所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中至少所述像素電極與該共同 電極之一的所述配向開(kāi)孔包括至少四個(gè)交叉于一點(diǎn)的開(kāi)孔。
16.一種多域垂直配向液晶顯示器，包括一第一基板與一第二基板，設(shè)置于相對(duì)面，其間具有一空間；一像素電極矩陣，形成該第一基板上，且面向該第二基板，并包括多個(gè)配向開(kāi)孔；一共同電極，形成該第二基板上，且面向該第一基板，并包括多個(gè)配向開(kāi)孔；以及液晶分子，位于該空間中，每一該液晶分子的方向均隨一施加于所述像素電極與該 共同電極間的電場(chǎng)以及一相對(duì)于所述像素電極與該共同電極的所述配向開(kāi)孔的位置而變 化；其中至少所述像素電極與該共同電極之一的所述配向開(kāi)孔包括至少一個(gè)沿相對(duì)應(yīng)電 極的對(duì)角線延伸的斜角開(kāi)孔。
17.如權(quán)利要求16所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中該共同電極的配向開(kāi)孔包括 一十字交叉形狀開(kāi)孔與一 X交叉形狀開(kāi)孔，兩者交叉于一點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求16所述的多域垂直配向液晶顯示器，其中所述像素電極的配向開(kāi)孔包 括沿所述像素電極的對(duì)角線延伸的斜角開(kāi)孔，且總長(zhǎng)度為所述像素電極對(duì)角線總長(zhǎng)度的約 1/3。
19.一種液晶配向方法，用于一多域垂直配向液晶顯示器中，該多域垂直配向液晶顯示 器包括一像素電極、一共同電極以及液晶分子，形成一液晶配向單元，該方法包括于該共同電極上形成至少兩個(gè)交叉于一點(diǎn)的開(kāi)孔；以及于該像素電極上形成沿該像素電極對(duì)角線延伸的斜角開(kāi)孔；其中該共同電極上的所述開(kāi)孔與該像素電極上的所述開(kāi)孔彼此錯(cuò)開(kāi)。
20.如權(quán)利要求19所述的液晶配向方法，其中所述斜角開(kāi)孔的總長(zhǎng)度為該像素電極對(duì) 角線總長(zhǎng)度的約1/3。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種多域垂直配向液晶顯示器與其液晶配向方法，該多域垂直配向液晶顯示器包括一像素電極、一共同電極以及液晶分子共同形成一液晶配向單元。在該液晶配向單元中，于該共同電極上形成至少兩個(gè)交叉于一點(diǎn)的開(kāi)孔，并于該像素電極上形成沿該像素電極對(duì)角線延伸的斜角開(kāi)孔。該共同電極上的所述開(kāi)孔與該像素電極上的所述開(kāi)孔彼此錯(cuò)開(kāi)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)理想的穿透性與響應(yīng)速度。
文檔編號(hào)G02F1/1343GK101995706SQ20101025694
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者高橋悟 申請(qǐng)人:奇美電子股份有限公司;群康科技(深圳)有限公司