专利名称：多域液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种显示装置，且特别是有关于一种多域垂直配向式液晶 显7J^器。
背景技术：
目前市场对于薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystal display, TFT-LCD)的性能要求是朝向高对比(high contrast ratio)、无灰阶反转(no gray scale inversion)、色偏小(little color shift)、亮度高(high luminance)、高色彩丰富度、高色饱和度、快速 反应与广视角等方向发展。目前能够达成广视角要求的技术有扭转向列型液 晶(TN)加上广视角膜(wide viewing film)、共平面切换式(in-plane switching, IPS)液晶显示器、边际场切换式(fringe field switching, FFS) 液晶显示器与多域垂直配向式(multi-dornain vertically alig聽nt， MVA) 薄膜晶体管液晶显示器等方式。以多域垂直配向式液晶显示器为例，由于形 成于彩色滤光基板或薄膜晶体管阵列基板上的配向凸起物(alignment protrusion)或狭缝(slit)可以使得液晶分子呈多方向排列，而得到多个 不同配向区域(domains)，因此多域垂直配向式液晶显示器能够达成广视 角的要求。
图l绘示一种现有中小尺寸多域垂直配向式液晶显示器搭配圆偏极化偏 光片(circular polarizer)的正规化穿透率(normalized transmittance) 与灰阶(gray level)的关系图。中小尺寸多域垂直配向式液晶显示器通常 搭配圆偏极偏光片使用，主要因为圆偏极偏光片有较高的穿透效率，可以使
面板亮度提高，因此以搭配圆偏极偏光片的多域垂直配向式液晶显示器为
例，而正规化穿透率与灰阶的关系曲线称为gamma曲线。请参考图1，横坐 标为灰阶，而纵坐标为正规化穿透率。由图1可知，虽然现有多域垂直配向 式液晶显示器能够达成广视角的要求，然而随着观察的视角改变，garana曲 线具有不同的曲率。换言之，当观察视角改变时，现有多域垂直配向式液晶
显示器所显示出的亮度会产生变化，进而导致色偏(color shift)或色饱 和度不足(color washout)等问题。
为了解决色偏的问题，已有多种现有技术相继被提出，其中一种方法是 在单一像素单元内多形成一个电容，利用电容耦合的方式使单一像素单元内 的不同像素电极分别产生不同大小的电场，进而让不同像素电极上方的液晶 分子有不同的排列。虽然此种方式可以改善色偏现象，但是却因为有阻容迟 滞(RC delay)效应而造成显示品质下降的缺点。
另一种方法是在各个像素单元内增加一个晶体管；也就是说，单一像素 单元中会有两个晶体管，通过这两个晶体管使得在单一像素单元中的二像素 电极产生不同的电场，进而让不同像素电极上方的液晶分子有不同的排列， 以达到改善色偏的目的。然而，这种作法需要在单一像素单元内形成两个晶 体管，并且需要增加扫描线或数据线的数目，所以此方法不但增加驱动电路 的复杂度，且会使制作成本较高。
然而将上述改善色偏现象的现有技术应用于中小尺寸液晶显示器上时， 现有技术虽然可以改善中小尺寸液晶显示器的色偏问题，但由于现有技术的 像素设计损失过多的开口率，导致中小尺寸液晶显示器的色偏问题虽然获得 改善，但另一方面却又衍生出亮度不足的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提出一种多域垂直配向式液晶 显示器，在维持一定程度的亮度前提下，改善色偏现象。本发明提出一种多域液晶显示器，包括一主动元件阵列基板、 一对向基 板、 一电场屏蔽层与一液晶层。主动元件阵列基板具有多个像素，且各像素 具有一像素电极。对向基板具有一共享电极，且共享电极位于对向基板与主 动元件阵列基板之间。液晶层配置于主动元件阵列基板与对向基板之间。电 场屏蔽层配置于邻接液晶层，其中电场屏蔽层的位置对应于液晶层的低电场 区域的位置。
在本发明的一实施例中，各像素所对应的液晶层被划分为具有相同间隙 间距的一低电场区域与一高电场区域。
在本发明的一实施例中，电场屏蔽层配置于各像素电极的部分区域上， 其中各像素电极具有一凹陷区域，而电场屏蔽层分布于各凹陷区域中。另外， 在各像素所对应的液晶层中，高电场区域位于低电场区域的两侧。
在本发明的一实施例中，电场屏蔽层配置于共享电极的部分区域上。在 一实施例中，高电场区域位于低电场区域的两侧。在另一实施例中，共享电 极具有一凹陷区域，而电场屏蔽层分布于各凹陷区域中。
在本发明的一实施例中，各像素电极包括一穿透电极。在其它实施中， 各像素电极还包括一与穿透电极连接的反射电极。
在本发明的一实施例中，主动元件阵列基板还包括多条信号线，各像素 与对应的信号线电性连接。
在本发明的一实施例中，多域液晶显示器还包括多个配向凸起物，配置 于对向基板的共享电极层上。在其它实施例中，主动元件阵列基板的各像素 电极具有多个狭缝。
在本发明的一实施例中，在各像素所对应的液晶层中，低电场区域位于 高电场区域的周围。在其它实施例中，低电场区域与高电场区域在列方向上 对齐。在另一实施例中，高电场区域位于低电场区域的两侧。
在本发明的一实施例中，电场屏蔽层的一厚度大于或等于1. 0微米。
在本发明的一实施例中，电场屏蔽层的材料包括介电材料。在其它实施
例中，电场屏蔽层的材料包括有机材料。
根据上述方案，本发明相对于现有技术的效果是显著的本发明利用电 场屏蔽层将多域液晶显示器中的液晶层划分成的相同间隙间距的低电场区 域与高电场区域，使得不同区域内的液晶层作不同程度的倾倒，以改善色偏 问题。再者，本发明可依据需求适时调整电场屏蔽层的厚度，以使改善色偏 的效果最佳化。另外，本发明不需通过改变像素中电容或晶体管的设计来改 善色偏，因此相较于现有技术，本发明可以维持较高的开口率。
图1为现有中小尺寸多域垂直配向式液晶显示器搭配圆偏极化偏光片的 正规化穿透率与灰阶的关系图。
图2为本发明半穿透半反射式多域液晶显示器的实施例的俯视图。
图2A为图2中对应于A-A'剖面线的一种剖面图。
图2B为图2中对应于A-A'剖面线的另一种剖面图。
图3为本发明半穿透半反射式多域液晶显示器的另一实施例的示意图。
图3A为图3中对应于B-B'剖面线的一种剖面图。
图3B为图3中对应于B-B'剖面线的另一种剖面图。
图4为本发明半穿透半反射式多域液晶显示器的另一实施例的示意图。
图5为本发明半穿透半反射式多域液晶显示器的另一实施例的示意图。
图6为本发明穿透式多域液晶显示器的实施例的俯视图。
图6A为图6中对应于A-A'剖面线的一种剖面图。
图6B为图6中对应于A-A'剖面线的另一种剖面图。
图7为本发明穿透式多域液晶显示器的另一实施例的俯视图。
图7A为图7中对应于A-A'剖面线的一种剖面图。
图7B为图7中对应于A-A'剖面线的另一种剖面图。
图8为本发明穿透式多域液晶显示器的实施例的示意图。
图9为本发明穿透式多域液晶显示器的另一实施例的示意图。 主要元件符号说明
200、 300、 400、 500、 600:多域液晶显示器
210:主动元件阵列基板
220:对向基板
230:电场屏蔽层
240:液晶层
250:像素电极
250T:穿透电极
250R:反射电极
250S:遮光区域
252:连接电极
260:信号线
270:共享电极
280:配向凸起物
290:狭缝
B:黑色矩阵
Dj低电场区域
DH:高电场区域
EH:高电场区域的电场强度
El:低电场区域的电场强度
A:凹陷区域
P:像素
S:凹陷区域
T:穿透度
具体实施例方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施 例，并配合所附图式，作详细说明如下。
第一实施例
图2为本发明多域液晶显示器的一实施例的俯视图，而图2A为图2中 对应于A-A'剖面线的一种剖面图。请同时参照图2与图2A，多域液晶显示 器200包括一主动元件阵列基板210、 一对向基板220、 一电场屏蔽层230 与一液晶层240。主动元件阵列基板210具有多个像素P，在图2中仅绘示 一像素P为例作说明，且各像素P具有一像素电极250。另外，本实施例是 以半穿透半反射式液晶显示器为例，因此各像素电极250包括一穿透电极 250T及一与穿透电极250T连接的反射电极250R，在其它实施例中，多域液 晶显示器200中的各像素可以仅由穿透电极250T所构成或仅由反射电极 250R所构成。此外，在本实施例中，主动元件阵列基板210还包括多条信号 线260，各像素P与对应的信号线260电性连接，并通过对应的信号线260 输入显示信号。
请继续参考图2A，对向基板220具有一共享电极270，且共享电极270 位于对向基板220与主动元件阵列基板210之间。电场屏蔽层230配置于各 穿透电极250T的部分区域上。液晶层240配置于主动元件阵列基板210与 对向基板220之间。在本实施例中，多域液晶显示器200可进一步包括多个 配向凸起物280，而这些配向凸起物280是配置于对向基板220的共享电极 270层上。换言之，本实施例所举的多域液晶显示器200属于一种多域垂直 配向式液晶显示器(MVA-LCD)。
在形成主动元件阵列基板210的各穿透电极250T前，先行于适当处挖 出凹陷区域S。于是，在形成各穿透电极250T之后，各像素P于凹陷区域S 内会形成一具有凹陷区域A的像素电极250。之后，于各像素P的凹陷区域 A中填入电场屏蔽层230，以填平各该像素P的凹陷区域A。换言之，除了被 电场屏蔽层230所覆盖的区域外，像素电极250的上表面与电场屏蔽层230 的上表面切齐凹陷区域A，因此，位于穿透电极250T上方的液晶层具有相同 间隙。另外，由于电场屏蔽层230会屏蔽穿透电极250T与共享电极270间 的部分电场，因此，各像素P所对应的液晶层240被划分为具有相同间隙间 距的一低电场区域a与一高电场区域dh，且电场屏蔽层230的位置对应于液 晶层240的低电场区域D,的位置，如图2A所示。此电场屏蔽层230设计于 各穿透电极250T的部分区域时，低电场区域DL设置于高电场区域Dh外国， 此液晶排列稳定性较佳。如图2A所示，由于多域液晶显示器200中的液晶层240随着对应的各 穿透电极250T与共享电极270间的不同电场强度而作不同程度的倾倒。具 体而言，位于高电场区域dh的液晶层240所感受到的电场强度为Eh，而位于 低电场区域K的液晶层240由于受到电场屏蔽层230的屏蔽而仅感受到较小 的电场强度E,。如此，在各像素P的液晶层240中，可以被划分为对应电场 屏蔽层230的低电场区域&以及未有电场屏蔽层230对应的高电场区域Dh， 使得各像素P的液晶层240分别于低电场区域^与高电场区域dh作不同程度 的倾倒，进而改善色偏问题。为了使多域液晶显示器200的显示品质最佳化，设计者可依色偏调整需 求选择电场屏蔽层230的适当厚度与材料，以调整电场屏蔽的程度，进而微 调对应于高电场区域dh与低电场区域&的液晶层240的倾倒程度。在本实施 例中，电场屏蔽层230的材料例如是介电材料、有机材料或其它材质。详言 之，当所选用的电场屏蔽层230的厚度越厚或材料介电系数越高，高电场区 域a与低电场区域Dj司的差异越大。反之，高电场区域dh与低电场区域R 间的差异越小。使用者可视调整需求选择适当的电场屏蔽层230厚度与材料， 进而使多域液晶显示器200的显示品质获得提升。图2B为图2中对应于A-A'剖面线的另一种剖面图。请参照图2B，本 实施例的电场屏蔽层230是制作于对向基板220的共享电极270的部分区域
上，其制作方式例如是在共享电极270形成之前，先行于对向基板220上形 成一凹陷区域S，接着，再形成共享电极270。如此，于各像素P的凹陷区 域S会形成一具有凹陷区域A的共享电极270。接着，再于此凹陷区域A的 共享电极270上填入电场屏蔽层230。同理，如图2B所示，各像素P所对应 的液晶层240可以被划分为对应电场屏蔽层230的低电场区域&以及高电场 区域Dh，且低电场区域R的液晶层240与高电场区域I)h的液晶层240具有相 同间隙间距。此电场屏蔽层230设计于各对向基板220的共享电极270的部 分区域时，高电场区域DH设置于低电场区域Dl外国，此液晶排列稳定性较佳。此外，值得注意的是，设计者也可视设计需求适时调整各像素P中的电 场屏蔽层230的面积大小与形状，以此控制各像素P中的低电场区域D,与高 电场区域DH的配置方式与面积比例，使得调整色偏还具余裕度。详言之，在 本实施例中，各像素P所对应的低电场区域IX的液晶层240位于高电场区域 DH的液晶层240的周围。下文便以此种排列方式，模拟在不同的低电场区域 DL与高电场区域DH面积比例下，多域液晶显示器200的色偏表现程度。随着各像素P中的低电场区域K的面积比例上升，虽然多域液晶显示器 200在穿透度稍有降低，但色偏情形有明显的下降。因此，多域液晶显示器 200的色偏问题能够获得大幅的改善。第二实施例图3为本发明多域液晶显示器的另一实施例的示意图。本实施例的多域 液晶显示器300与第一实施例的多域液晶显示器200类似，但二者不同之处 在于各像素P对应的低电场区域a液晶层240与高电场区域Dh液晶屋240 的配置方式不同。穿透电极250T分成两区， 一区是低电场区域DL，另一区 是高电场区域DH。此两区中间有一主狭缝(main slit)分隔，此两区域的穿 透电极250T是靠一连接电极252使其电性相连接。如图3所示，低电场区 域^与高电场区域Dh在列方向上対芥，且低电场区域D,位于高电场区域DH 的右侧。当然，在其它实施例中，低电场区域^也可配置于高电场区域DH
的其它侧，本发明并不限定低电场区域D,与高电场区域DH的相对位置。
图3A为图3中对应于B-B'剖面线的一种剖面图。请参照图3A，本实 施例与第一实施例类似，电场屏蔽层230可以设置于各穿透像素电极250T 上。另外，图3B为图3中对应于B-B'剖面线的另一种剖面图。如图3B所 示，电场屏蔽层230也可以设置于共享电极270上。
第三实施例在上述的第一实施例与第二实施例中，多域液晶显示器200、 300属于 多域垂直配向式液晶显示器，然而本发明并不限定多域液晶显示器必须是多 域垂直配向式液晶显示器，本发明的多域液晶显示器也可以是一种利用聚合 物稳定排列(Polymer Stabilized Alignment, PSA)的液晶显示器。详言之， 此种液晶显示器是在液晶中加入聚合物(Polymer)，并搭配具有狭缝的图案 化(Patterned slits)穿透电极，以使液晶分子在驱动时往狭缝方向倾倒。 另外，上述的聚合物在经紫外光(ultraviolet, UV)曝光后，反应形成配向 层于穿透电极表面，而达到液晶配向的功能。
图4为本发明多域液晶显示器的另一实施例的示意图。本实施例的多域 液晶显示器400与第一实施例的多域液晶显示器200类似，但二者不同之处 在于各像素电极250中的穿透电极250T具有多个狭缝290。当然，各像素 电极250也可以仅由穿透电极250T所组成。
请继续参照图4，各像素P对应的液晶层240中的低电场区域D,与高电 场区域DH的配置方式在列方向上对齐。当然，各像素P对应的液晶层240中 的高电场区域DH也可以位于低电场区域^的两侧，如图5所示，或者低电场 区域K位于高电场区域DH的两侧。此外，在多域液晶显示器400中，电场屏 蔽层230的设置位置、形状、面积以及在像素P中的面积比例在多域液晶显 示器中所扮演的角色与上述实施例所述类似，在此不加重述。值得一提的是，上述各实施例中的多域液晶显示器200、 300与400属 于半穿透半反射式液晶显示器的应用范围，但本发明不局限于此。本发明多 域液晶显示器的技术特征之一为使用电场屏蔽层230，以使得对应的液晶层 240具有不同强度的电场区域，进而改善显示品质。本发明多域液晶显示器 也可应用于穿透式液晶显示器，下文将以穿透式多域液晶显示器为例作说 明。第四实施例图6为本发明穿透式多域液晶显示器的实施例的示意图。如图6所示， 在本实施例的多域液晶显示器500中，穿透电极250T的配置与第二实施例 的多域液晶显示器300类似，但二者不同之处在于本实施例的多域液晶显 示器500的各像素P中，将一遮光区域250S配置在对应于第二实施例的反 射电极250R的区域，并将输入显示信号的多条信号线260配置于遮光区域 250S内。如图6所示，在本实施例中的穿透电极250T与第二实施例的多域 液晶显示器300类似，可分成一低电场区域K与一高电场区域DH，且低电场 区域D,.与高电场区域Dh在列方向上対芥。此外，低电场区域K与高电场区 域Dh的形成方法以及投置位置、形状、面积等与上述实施例所述类似，在此 不加重述。图6A为图6中对应于A-A'剖面线的一种剖面图。请参照图6A，本实 施例与第二实施例的多域液晶显示器300类似，电场屏蔽层230可以设置于 各穿透像素电极250T上。当然，电场屏蔽层230也可以设置于共享电极270 上，如图6B所示。在本实施例中，各像素P的遮光区域250S例如是于对向 基板220的对应位置上配置一黑色矩阵B (black matrix)所形成的，此黑 色矩阵B用以遮蔽对应信号线260上方的液晶层因不正常倾倒所产生的异常 光线。此外，电场屏蔽层230的设置位置、形状、面积以及在像素P中的面 积比例在穿透式多域液晶显示器中所扮演的角色与上述实施例所述类似，在 此不加重述。
第五实施例图7为本发明穿透式多域液晶显示器的另一实施例的示意图。请参照图 7，本实施例的多域液晶显示器600与第四实施例的多域液晶显示器500中类似，但二者不同之处在于各像素P对应的低电场区域DL与高电场区域 Dh的配置方式不同。在本实施例中，各像素P所对应的低电场区域A的液晶层240位于高电场区域Dh的液晶屋240的周围。图7A为图7中对应于A-A'剖面线的一种剖面图。请参照图7A，本实 施例与上述实施例类似，电场屏蔽层230可以设置于各穿透像素电极250T 上。当然，电场屏蔽层230也可以设置于共享电极270上，如图7B所示。值得注意的是，设计者可参酌设计需求以及穿透式液晶显示器的应用范 围，自由调整穿透电极250T的形状以及其对应的低电场区域R与高电场区 域Dh的形状、面积、相对位置等。详言之，本发明的穿透式多域液晶显示器 的应用范围与上述的半穿透半反射多域液晶显示器类似，也可应用于多域垂 直配向式液晶显示器、图案化垂直配向式液晶显示器、穿透式聚合物稳定排 列液晶显示器或其它种类显示器中。举例而言，图8绘示为另一种应用于聚 合物稳定排列液晶显示器的穿透式多域液晶显示器。如图8所示，各像素P 对应的液晶层240中的低电场区域DL与高电场区域DH的配置方式在列方向上 对齐。图9绘示再一种应用于聚合物稳定排列液晶显示器的穿透式多域液晶 显示器。如图9所示，各像素P对应的液晶层240中的高电场区域DH也可以 位于低电场区域K的两侧。当然，高电场区域DH与低电场区域a还可以是 其它的配置关系，本发明并不限定穿透电极250T中所对应的高电场区域DH 与低电场区域a的形状、面积、相对位置等。基于上述，本发明利用电场屏 蔽层使多域液晶显示器中各像素所对应的液晶层划分成的相同间隙间距的 低电场区域与高电场区域，以使各像素上方的液晶层作不同程度的倾倒，进 而改善色偏问题。本发明在调整色偏方面，具有很高的调整灵活度。另外，. 本发明不需通过改变像素中电容或晶体管的设计来改善色偏，相较于现有技 术，本发明在改善色偏以提升显示品质的同时，并维持较高开口率。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何
所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作 些许的还动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定的范 围为准。
权利要求
1. 一种多域液晶显示器，其特征在于，包括一主动元件阵列基板，具有多个像素，且各该像素具有一像素电极； 一对向基板，具有一共享电极，且该共享电极位于该对向基板与该主动 元件阵列基板之间；一液晶层，配置于该主动元件阵列基板与该对向基板之间，其中各该像 素所对应的液晶层被划分为一低电场区域与一高电场区域；以及一电场屏蔽层，配置于邻接该液晶层，其中该电场屏蔽层的位置对应于 该液晶层的低电场区域的位置。
2. 如权利要求1所述的多域液晶显示器，其特征在于，该低电场区域与 该高电场区域具有相同间距。
3. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，该电场屏蔽 层配置于各该像素电极的部分区域上。
4.如权利要求3所述的多域液晶显示器，其特征在于，各该像素电极具有一凹陷区域，而该电场屏蔽层分布于各该凹陷区域中。
5. 如权利要求3所述的多域液晶显示器，其特征在于，在各该像素所对 应的该液晶层中，该高电场区域位于该低电场区域的两侧。
6. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，该电场屏 蔽层配置于该共享电极的部分区域上。
7. 如权利要求6所述的多域液晶显示器，其特征在于，在各该像素所对 应的液晶层中，该高电场区域位于该低电场区域的两侧。
8. 如权利要求6所述的多域液晶显示器，其特征在于，各该共享电极具 有一凹陷区域，而该电场屏蔽层分布于各该凹陷区域中。
9. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，各该像素电极包括一穿透电极。
10. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，各该像素电极包括一与该穿透电极连接的反射电极。
11. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，该主动元 件阵列基板还包括多条信号线，各该像素与对应的信号线电性连接。
12. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，还包括多 个配向凸起物，配置于该对向基板的该共享电极层上。
13. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，该主动元 件阵列基板的各该像素电极具有多个狭缝。
14. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，在各该像 素所对应的该液晶层中，该低电场区域位于该高电场区域的周围。
15. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，该电场屏 蔽层的一厚度大于或等于1. 0微米。
16. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，该电场屏 蔽层的材料包括介电材料。
17. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，该电场屏蔽层的材料包括有机材料。
18. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，在各该像 素所对应的该液晶层中，该低电场区域与该高电场区域在列方向上对齐。
19. 如权利要求1或2所述的多域液晶显示器，其特征在于，在各该像 素所对应的该液晶层中，该高电场区域位于该低电场区域的两侧。
全文摘要
一种多域液晶显示器，其包括一主动元件阵列基板、一对向基板、一电场屏蔽层与一液晶层。主动元件阵列基板具有多个像素，且各像素具有一像素电极。对向基板具有一共享电极，且共享电极位于对向基板与主动元件阵列基板之间。电场屏蔽层配置于各像素电极的部分区域上。液晶层配置于主动元件阵列基板与对向基板之间，其中各像素所对应的液晶层被划分为具有相同间隙间距的一低电场区域与一高电场区域，且电场屏蔽层的位置对应于液晶层的低电场区域的位置。上述多域液晶显示器可以有效改善斜向视角色偏的问题。
文档编号G02F1/139GK101122698SQ20071015338
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月18日 优先权日2007年9月18日
发明者张志明, 林敬桓, 林朝成, 范姜士权 申请人:友达光电股份有限公司