专利名称：液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示器，尤其是指一种具有一种垂直配向(Vertical Alignment，VA)的液晶显示器。
背景技术：
近年来，由于液晶显示器逐渐踏入电视相关产品的使用上，因此其视角要求度更为提高，以期可以全方位的观赏到影像，因此广视角技术成为液晶显示器努力提升的技术之一。在许多广视角技术中，垂直配向技术是最被广为使用于液晶显示器上的，例如多象限垂直配向液晶显示器(Multi-Domain Vertical Alignment Liquid Crystal Display，MVA-LCD)、图像垂直配向液晶显示器(Patterned Vertical AlignmentLiquid Crystal Display，PVA-LCD)以及偏压弯曲垂直配向液晶显示器(Biased Bending Vertical alignment Liquid Crystal Display，BBVA-LCD)等等。
多象限垂直配向(Multi-Domain Vertical Alignment，MVA)方法是利用突出物使液晶分子具有非一致的排列与倾倒方向；这样，当施加电压以使液晶分子改变成水平方向以让背光通过时，会更为快速，而大幅缩短显示时间，此外，也因液晶分子互相补偿的排列方式，使视角更为宽广。另一种可以获得高开口率与快速反应时间的技术为图像垂直配向(patterned vertical alignment，PVA)技术，通过在上基板形成具有特殊图案的像素电极并搭配下基板的偏压电极，使得像素区分成多个象限，而达到与MVA相似的功效。而另一种偏压弯曲垂直配向(Bias-bending Vertical Alignment，BBVA)的方法，在像素电极与一个外加的控制电极所产生的电场作用下，其液晶分子可以往各个方向排列与旋转，因而达到多象限区域的结果。
但是，以往垂直配向VA结构仍有一些影响影像质量的问题待解决，例如，因液晶分子不连续而造成擦拭残影(pressure mura)。这个不连续的现象发生是由于位于像素电极边缘的液晶分子不顺着电场方向倾倒，而倒向一个非预期方向，如图1区域I所示。也就是，在传统的垂直配向液晶显示器中，由于位于像素电极边缘的液晶分子排列混乱，而产生了相反的象限与擦拭残影，如图2所示。图中的擦拭残影成因包含以下两种一种为像素电极结构的影响所造成液晶分子的分歧，如图2所示的区域I”与区域II”；另一种则因上述的液晶分子分歧影响造成的其它相邻液晶分子产生的内部偏移，如图2所示的区域I’与区域II’。因此，在传统的垂直配向液晶显示器中，在像素电极的边缘处，液晶分子将会有排列方向不连续问题产生，而象限反转、擦拭残影和低透光度等问题也随之产生。
为了克服以上的问题，一种新的、改良的垂直配向液晶显示器因应而生。通过本发明特殊设计的像素结构，有效地移除非连续线，并同时避免擦拭残影的发生。
发明内容
本发明的主要目的是避免液晶分子在电极边缘处，发生不连续现象；其是通过提供一种适用于液晶显示器的崭新像素结构设计而实现的；其液晶显示器由一对相对应的第一基板与第二基板，夹带一个液晶层而组成，其中，复数个第一信号线与第二信号线定义出该些复数个崭新像素结构；其像素结构包含位于第一基板的第一电极、位于第二基板的第二电极，而该第二电极至少具有一个开口。为了实现本发明的目的，该第二电极的一个侧边导入了阶梯图案；其中该第二电极的该侧边的方向大体上与一个第一偏光板的穿透轴平行。此外，该阶梯图案的台阶数与第二电极该侧边的长度成正比。
根据本发明的构想，较佳地，该阶梯图案形成于第二电极的一个侧边上且大体上平行于任一条信号线；这个侧边可以是第二电极靠近信号线的位置；或者，也可以是第二电极的开口的一个特定侧边。此外，该阶梯图案也可以同时形成于上述两个侧边的位置。
根据本发明的另一构想，该液晶显示器也可搭配具有与该阶梯图案相对应的信号线，也就是该些信号线包含一个弯曲结构。
此外，该液晶显示器可以包含复数个偏光板，其中一个第二偏光板的穿透轴方向垂直于上述的第一偏光板的穿透轴方向，且该阶梯图案也可形成于该第二电极的大体上平行于该第二偏光板的穿透轴方向的另一侧边。
根据本发明的另一构想，这个崭新的像素结构也适用于偏压弯曲垂直配向液晶显示器。与上述所提及的构想不同的是，此结构更包含了一个第三电极，该第三电极位于第二基板与第二电极间。此外，该第三电极在特定侧边具有一个第二阶梯图案。然而与前一实施例相同的是，该阶梯图案的台阶数与第三电极的特定侧边的长度成正比。
根据本发明的构想所设计崭新的像素结构，形成于该第二电极的阶梯图案可以使得液晶分子都倒向与第一电极和第二电极所提供的电场垂直的方向，因而达到移除不连续线的目的。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出一个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1所示为一个传统的采用VA方法的液晶显示器，实际上所发现的位于像素结构边缘的擦拭残影现象。
图2为图1的I区域的液晶分子排列与旋转方向的微观图。
图3(a)～图3(d)所示为本发明BBVA液晶显示器的第一实施例的结构与光学特性图。
图4所示为本发明BBVA液晶显示器的第二实施例的第二基板上视图。
图5(a)与图5(b)分别表示传统的采用VA方法的液晶显示器与本发明的液晶显示器对于像素结构的光学仿真结果。
具体实施例方式
以偏压弯曲垂直配向液晶显示器(BBVA-LCD)为例，参阅图3(a)与图3(b)，是显示根据本发明第一实施例的改良式BBVA液晶显示器面板的上视图与根据图3(a)的A-A’线的剖面图，在此仅显示一个像素区域作为说明。该液晶显示器面板4至少包括第一基板41和第二基板42，液晶分子层40置于此两个基板41、42之间。此外，在两个基板41、42的外侧分别设置第一偏光板48与第二偏光板49。液晶显示器4包含由复数个彼此交错的扫描线44与数据线45所定义出的复数个像素区域，其中该扫描线44与数据线45的材质为金属。上述的像素区域包含形成于第一基板41的第一电极411，例如共同电极；与形成于第二基板42的第二电极421，例如像素电极；该第二电极还包含了至少一个细长开口422与复数个狭缝423，该些狭缝423位于该细长开口422纵伸方向的两侧，分别将第二电极421区分成多个副电极。此外，更包含位于第二基板42和第二电极421之间的第三电极43，例如液晶面板4的偏压控制电极(bias electrode)，且第三电极43的宽度必须大于细长开口422的宽度。更进一步地说，第三电极43，是位于细长开口422之下，并大体上平行于该细长开口的延伸方向。因此，液晶分子基于上述第二电极421与第三电极43的作用，将会往各个方向排列与旋转，而达到多象限区域的结果。
如图3(a)所示，一个像素区域包含了复数个像素翼区(Vpixel wings)与偏压翼区(Vbias wings)，例如I，II，III，IV，V及VI。偏压翼区的定义是第二电极421与第三电极43重叠的区域，而像素翼区的定义是第二电极421的边缘区域，是指邻近数据线与扫描线的区域。如图1所示，不连续现象多发生于偏压翼区或像素翼区。因此，根据本发明的第一个实施例，第二电极421的一个侧边上，具有包含复数个台阶(steps)的第一阶梯图案424(first stair pattern)，其形成于偏压翼区I。如图3(a)所示，每一台阶包含第一副侧边与第二副侧边，其中第一副侧边的长度为a1，第二副侧边的长度为b1，以及二者间的第一夹角为θ1。此外，在这个偏压翼区I的实施例中，也具有包含第二阶梯图案434(second stair pattern)的第三电极43，其中该第二阶梯图案434位于该第三电极43的一个侧边上，也包含复数个第二台阶；而该些第二台阶也包含一个长度为a2的第三副侧边、一个长度为b2的第四副侧边以及二者间的第二夹角θ2。
上述的第一副侧边的长度a1与第三副侧边长度a2介于1～20微米之间，而上述的第二副侧边长度b1与第四副侧边长度b2介于1～10微米之间。此外，上述的第一夹角和第二夹角是介于90度到180度之间。而上述的阶梯图案的台阶数与该些电极的侧边的长度成正比，以便更有效地实现本发明的目的。也就是，当相对应翼区的长度L越长，所需的台阶数也就越多。举例来说，当L的长度为30微米，较佳的台阶数可能为2，而第一长度a1与第三长度a2即为12微米，第二长度b1与第四长度b2为2.5微米，以及第一夹角与第二夹角为135度。
其中，第一副侧边和第二副侧边大体上分别平行于任一条扫描线44或数据线45。请参考图3(a)，在翼区VI，第二电极421的第一阶梯图案424所包含的第一台阶，其一个副侧边的延伸方向与相邻的扫描线44相同。同样地，在翼区I，第二电极421的第一阶梯图案424所包含的第一台阶，其一个副侧边的延伸方向与相邻的数据线45相同。因此，第二电极421的第一阶梯图案424所包含的第一台阶，其一个副侧边的延伸方向与一个信号线相同，如扫描线44或数据线45。此外，第二电极421的第一阶梯图案424与第三电极43的第二阶梯图案434彼此互补。但不论第三电极43是否具有第二阶梯图案434，位于偏压翼区(Vbias wings)的第三电极43都具有一个侧边或一个副侧边大体上平行于任一条信号线，例如扫描线44或数据线45。也就是说，第三电极43的第二阶梯图案434也可以不同于第二电极421的第一阶梯图案424。
请参阅图3(a)与图3(b)，更详细地说，具有一个穿透轴“a”的上偏光板48位于第一基板41外侧，而具有一个穿透轴“b”的下偏光板49位于第二基板42外侧；其中，穿透轴“a”与穿透轴“b”彼此互相垂直，因此由下偏光板49所发射出的光线可以通过第一基板41的第一电极411与第二基板42的第二电极421所提供的电场而使得液晶分子排列状态改变而加以调节。因此，第二电极421的第一阶梯图案424与第三电极43的第二阶梯图案434的方向与上偏光板的穿透轴“a”或下偏光板的穿透轴“b”的方向大体上呈平行；而在一般的情况，上下偏光板的穿透轴大体上互相垂直。此外，根据产品的设计，偏光板48、49的位置以及排列方式是可以调整的，例如，穿透轴“a”与穿透轴“b”方向可以互换。以及，液晶显示器更可以在该液晶显示面板4下方包含一个用以提供所需光线的背光模块。
正如同图3(a)与图3(b)所示，通过本发明的像素结构，将可以有效克服液晶分子在翼区的不连续现象与因而造成的擦拭残影等问题。图3(c)所显示的是根据实验所得的液晶分子不连续现象的情况，显而易见，通过导入该些阶梯图案，在靠近电极翼区处已经没有不连续线的存在，并可有效地移除反转象限(reverse domain)。相同地，图3(d)也清楚地显现，通过该些阶梯图案，所有液晶分子都往同一方向旋转，也因此成功地处理了擦拭残影的问题。
请参阅图4，以偏压弯曲垂直配向液晶显示器(BBVA-LCD)为例，提供根据本发明第二实施例的改良式BBVA液晶显示器面板的上视图。同样地，仅以通过复数条扫描线54与复数条数据线55交错所定义的单一像素区域作为说明，其中该些信号线为金属材质。该像素区域包含一个第二电极521，例如为像素电极；与一个第三电极53，例如为偏压控制电极等。其中第二电极521更包含至少一个细长开口522与复数个狭缝523。该些狭缝523位于该细长开口522纵伸方向的两侧，分别将第二电极521区分成多个副电极。此外，该第三电极53，其宽度必须大于上述的细长开口522的宽度。更进一步地说，第三电极53，位于上述的细长开口522之下，并大体上平行于该细长开口522延伸方向。然而，在各个由第二电极521或/与第三电极53所形成的翼区，如像素翼区及偏压翼区，第一阶梯图案524以及第二阶梯图案534分别包含了复数个第一台阶数及复数个第二台阶数。此外，根据图4，数据线55更包含一个弯曲图案554。
在一个与数据线55相邻的偏压翼区，其第二电极521的第一阶梯图案524与第三电极53的第二阶梯图案534彼此互补，且相邻数据线55的弯曲结构554对应于上述的阶梯图案。更进一步地说，为配合第二电极521与第三电极53的结构，数据线55、黑色矩阵(BMlayer)以及色阻层(color resin)都具有相似的弯曲结构，且与形成于翼区的各个台阶为平行关系。因此在这个实施例中，液晶显示器的开口率也有效地被加以改良。
这里要特别提出的是根据本发明的新像素结构更可以适用于所有的垂直配向的液晶显示器(VA-LCD)，例如多象限垂直配向(MVA-LCD)、图像垂直配向(PVA-LCD)等等。在这些显示器结构中，在数据线与扫描线所定义的像素区域，提供一个具有阶梯图案的像素电极，同样地可以避免液晶分子在像素电极边缘处产生偏移与冲突矛盾的现象。
图5(a)与图5(b)更针对传统的垂直配向液晶显示器VA LCD与改良版的垂直配向液晶显示器的光学性质进行比较。其中图5(a)为一般垂直配向液晶显示器的光学仿真结果，而图5(b)为跟据本发明的改良版的垂直配向液晶显示器的光学仿真结果。
如图5(a)所示，相当明显地，在接近偏压翼区的区域I’、II’有反转象限的存在，而该反转象限可能会造成擦拭残影及影像质量的下降。一般来说，这些反转象限是因为液晶分子在偏压翼区时，向非预期矛盾的方向倾倒而造成不连续线所导致的。
通过本发明所设计的阶梯图案，如图5(b)所示，很明显地，上述在接近偏压翼区的区域(如区域I)的不连续线与反转象限已有效地被移除。更进一步，针对图5(a)的翼区II’与图5(b)的翼区II加以比较，根据本发明所改良的垂直配向液晶显示器VA LCD，远比传统垂直配向液晶显示器更具有加强亮度的优势。此外，具有复数个台阶的阶梯图案将能有效地使液晶分子转到所预期的角度，如45°及/或135°，因而有效地消除上述的不连续线。更进一步地是，本发明所提供的像素结构也能有效地帮助液晶分子的回复与改善开口率。因此，由图5(a)与图5(b)可明显地发现，液晶显示器的影像质量、亮度以及光的穿透率都能大幅地被改善。
综上所述，本发明通过引入阶梯图案到像素电极，可有效地抑制液晶分子的不连续现象，而不需要外加额外的电压，这可以应用于任一传统的垂直配向液晶显示器，例如多象限垂直配向液晶显示器、图像垂直配向液晶显示器以及偏压弯曲垂直配向液晶显示器等等。也就是说本发明提供的一个液晶显示器具有良好的影像质量及良好的光的穿透能力。因此，很明显地，本发明不仅具有新颖性与进步性，还具有实用性。
本发明的技术内容及技术特点，虽然仅已经以一些较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以做出各种的变更与修改，因此本发明的保护范围应当由后附的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种液晶显示面板，具有一个第一基板以及一个第二基板；一个液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间；一个具有一个第一穿透轴的偏光板，位于该第一基板或第二基板的外侧；复数条第一信号线与复数条第二信号线，交错配置于该第二基板上，以形成复数个像素区域，每一个像素区域包含一个第一电极，位于该第一基板上；以及一个第二电极，位于该第二基板上，其中该第二电极至少包含一个开口与一个第一阶梯图案；其中，该第一阶梯图案位于该第二电极的一个第一侧边，且该第一侧边大体上平行于该第一穿透轴方向。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该第一阶梯图案的阶数与该第二电极的该第一侧边的长度成正比。
3.如权利要求2所述的液晶显示面板，其中该第一阶梯图案的每一阶包含一个第一副侧边、一个第二副侧边以及一个第一夹角，该第一夹角位于该两个副侧边之间。
4.如权利要求3所述的液晶显示面板，其中该第一副侧边的长度介于1μm～20μm之间，该第二副侧边的长度介于1μm～10μm之间，以及该第一夹角的角度介于90°～180°之间。
5.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中任一条上述的信号线包含一个弯曲结构，该弯曲结构对应上述的第一阶梯图案。
6.如权利要求1所述的液晶显示面板，更包含一个第二偏光板，该第二偏光板具有一个第二穿透轴，该第二穿透轴垂直于上述的第一穿透轴。
7.如权利要求6所述的液晶显示面板，其中该第二电极更包含一个第二侧边，该第二侧边与该第二穿透轴大体上平行。
8.如权利要求7所述的液晶显示面板，其中该第一阶梯图案形成于该第二电极的该第二侧边。
9.一种液晶显示器，包含相对应的一个第一基板与一个第二基板；一个液晶层，包含复数个液晶分子，位于该第一基板与第二基板之间；以及复数个第一信号线与复数个第二信号线，交错定义出复数个像素区域，其中每一像素区域包含一个第一电极，位于该第一基板上；一个第二电极，位于该第二基板上，其中该第二电极包含至少一个开口与至少一个第一阶梯图案，且该第一阶梯图案位于该第二电极的第一侧边，用以避免液晶分子产生不连续现象；以及一个第三电极，位于该第二电极与该第二基板之间。
10.如权利要求9所述的液晶显示器，其中该第三电极包含一个第二阶梯图案，且该第二阶梯图案位于该第三电极的一个特定的侧边上。
11.如权利要求10所述的液晶显示器，其中该第二电极的该第一阶梯图案与该第三电极的该第二阶梯图案彼此互补。
12.如权利要求11所述的液晶显示器，其中任一条上述的信号线包含一个弯曲图案，该弯曲图案对应上述的第二阶梯图案。
13.如权利要求9所述的液晶显示器，其中任一条上述的信号线包含一个弯曲图案，该弯曲图案对应上述的第一阶梯图案。
14.如权利要求10所述的液晶显示器，其中该第二阶梯图案的阶数与该第三电极的该特定侧边的长度成正比。
15.如权利要求14所述的液晶显示器，其中上述的第二阶梯图案的每一阶包含一个第三副侧边、一个第四副侧边以及一个第二夹角，该第二夹角位于该两个副侧边之间。
16.如权利要求15所述的液晶显示器，其中该第三副侧边的长度介于1μm～20μm之间，该第四副侧边的长度介于1μm～10μm之间，以及该第二夹角的角度介于90°～180°之间。
17.如权利要求15所述的液晶显示器，其中该第四侧边大体上平行于该第二电极的该第二侧。
18.如权利要求9所述的液晶显示器，其中该第二电极的该第一侧边邻近该些信号线。
19.一种液晶显示器，包含相对应的一个第一基板与一个第二基板；一个液晶层，包含复数个液晶分子，位于该第一基板与第二基板之间；以及复数个信号线交错所定义的复数个像素区域，其中每一像素区域包含一个第一电极，位于该第一基板上；以及一个第二电极，位于该第二基板上，其中该第二电极包含一个开口与一个第一阶梯图案，且该第一阶梯图案位于该第二电极的第一侧边；其中，该第二电极的该第一侧边大体上平行于该些信号线的其中一条。
20.如权利要求19所述的液晶显示器，其中该第一阶梯图案的阶数与该第二电极的第一侧边的长度成正比。
21.如权利要求20所述的液晶显示器，其中上述的第一阶梯图案的每一阶包含一个第一副侧边、一个第二副侧边以及一个第一夹角，该第一夹角位于该两个副侧边之间。
22.如权利要求21所述的液晶显示器，其中该第一副侧边的长度介于1μm～20μm之间，该第二副侧边的长度介于1μm～10μm之间，以及该第一夹角的角度介于90°～180°之间。
23.如权利要求19所述的液晶显示器，其中该第二电极的该第一侧边邻近该些信号线。
24.如权利要求23所述的液晶显示器，其中该第一阶梯图案位于该第二电极上的开口的一个特定侧边。
25.如权利要求19所述的液晶显示器，其中该第一阶梯图案位于该第二电极上的开口的一个特定侧边。
26.如权利要求19所述的液晶显示器，其中该些信号线为数据线与扫描线。
27.一种液晶显示器，包含相对应的一个第一基板与一个第二基板，以及复数个第一信号线与复数个第二信号线交错所定义的复数个像素区域，其中每一像素区域包含一个第一电极，位于该第一基板上；一个第二电极，位于该第二基板上，其中该第二电极包含至少一个开口与至少一个第一阶梯图案，且该第一阶梯图案位于该第二电极的第一侧边；以及复数个液晶分子，位于该第一基板与第二基板之间；其中，该第一阶梯图案用以将液晶分子倒向该第一电极与该第二电极所提供的电场方向。
28.一种如权利要求27所述的液晶显示器，其中该第一阶梯图案的阶数与该第二电极的第一侧边的长度成正比。
全文摘要
本发明提供一种垂直配向液晶显示器的崭新像素结构，用以解决电极的翼区的不连续问题；其像素结构包含位于第一基板的第一电极、位于第二基板的第二电极，而该第二电极至少具有一个开口。其中，该第二电极的侧边导入了阶梯图案，且该阶梯图案的台阶数与该侧边的长度成正比；这样，在不需要任何额外的电压下，将有效抑制液晶分子的不连续现象。
文档编号G02B5/30GK101017271SQ200610006809
公开日2007年8月15日 申请日期2006年2月7日 优先权日2006年2月7日
发明者施博盛, 王伟信 申请人:瀚宇彩晶股份有限公司