广视角液晶显示器的制作方法

专利名称：广视角液晶显示器的制作方法
专利说明 本实用新型涉及一种广视角液晶显示器(wide-viewingangle LCD)结构，特别是涉及一种具有全视角效果的广视角液晶显示器。液晶显示器(LCD)具有许多的优点，例如体积小、重量轻、低电力消耗等等。因此，LCD已经广泛地被应用于手提式电脑、便携电话等等电子产品。也就是说，LCD已经渐渐取代传统的阴极射线管(CRT)而成为显示器的主流。然而，传统LCD最大的缺点在于其视角窄。
近年来有许多LCD广视角技术被提出，其中之一就是日本富士通公司所提出的多区域垂直配向型液晶显示器(multi-domain vertical alignment LCD，简称MVA LCD)。图1A和第1B图剖面示意图，用来说明MVA LCD的操作模式。图1A显示当没有存在额外电场或存在的电场小于临界电压值(thre shold voltage)时的LCD中液晶分子的状态。包含有彩色滤光片的基底100(以下简称为CF基底100)和包含有薄膜电晶体的基底102(以下简称为TFT基底102)互相平行对向着。突起(protrusion)104和106分别形成于CF基底100与TFT基底102上。负介电异方型(以下简称负型)液晶分子108垂直地排列于CF基底100与TFT基底102之间，因而构成一液晶层110。因为局部效应(localeffects)，靠近突起104和106的液晶分子108会朝着特定方向倾斜，因而造成有预倾角(pre-tilts)。
图1B显示当存在的额外电场大于临界电压值时的LCD中液晶分子的状态。由于上述强电场，使得负型液晶分子108的配向(orientation)被改变，而该等液晶分子108的指向(director)垂直于电场的方向。所以，由于在突起104/106两侧的液晶分子108的倾斜方向是相反的，使得在同一像素中有不同的液晶排列。换句话说，就是每一像素中的突起104/106把像素分割成两个或两的以上的区域(domain)，因而增加视角。
图2是传统MVA LCD 200的部分平面图，其显示形成于CF基底100上的突起104为一第一W型图案，形成于TFT基底102上的突起106为一第二W型图案，第一W型图案与第W型图案间隔地排列着，还有一共同线(common line)220穿越每一像素单元210的中间部分。虽然习知MVA LCD 200中的每一像素单元210被分割成四个区域，由于液晶排列仍仅倾斜于4个特定方向，所以在±45°和±135°方位上的对比表现不佳。
在美国专利第6532054号中，Ohmuro有揭示一种MVALCD，在该专利中的图16和图17有教导突出物并不是沿着固定方向延伸，因而具有全方位的视角。尽管该方法能够增加视角范围，然而该专利并未教导本案的MVA LCD结构。本实用新型的主要目的，在于提供一种广视角液晶显示器。
本实用新型的另一目的，在于提供一种具有全视角效果的广视角液晶显示器。
为达上述目的，本实用新型提供一种广视角液晶显示器，该液晶显示器具有多个像素单元，每一像素单元包括一第一基底，其上具有一第一电极，其中该第一电极上形成有构成一第一图案的一第一突起结构；一第二基底，对向于该第一基底，且内侧表面上具有一第二电极，其中该第二电极上形成有构成一第二图案的一第二突起结构；以及一液晶层，夹于该第一基底与该第二基底之间；其中，该第一图案与该第二图案的组合构成具有至少一交叉点的第三图案。
为达上述目的，本实用新型提供另一种广视角液晶显示器，该液晶显示器具有多个像素单元，每一像素单元包括一第一基底，其上具有第一电极，其中该第一电极上形成有构成一第一图案的一突起结构；一第二基底，对向于该第一基底，且其内侧表面上具有第二电极，其中该第二电极具有构成一第二图案的一狭缝结构；以及一液晶层，夹于该第一基底与该第二基底之间；其中，该第一图案与该第二图案的组合构成具有至少一交叉点的一第三图案。
为达上述目的，本实用新型提供另一种广视角液晶显示器，该液晶显示器具有多个像素单元，每一像素单元包括一第一基底，其上具有一第一电极，其中该第一电极上形成有构成一第一图案的一狭缝结构；一第二基底，对向于该第一基底，且其内侧表面上具有一第二电极，其中该第二电极具有构成一第二图案的一狭缝结构；以及一液晶层，夹于该第一基底与该第二基底之间；其中，该第一图案与该第二图案的组合构成具有至少一交叉点的一第三图案。
与传统MVA LCD相比较，由于本实用新型广视角液晶显示器的第一基底上的突起或狭缝图案与第二基底上的突起或狭缝图案的组合具有至少一交叉点，因而使得在该交叉点周围存在有旋风状排列的液晶分子，故能达到全视角的效果。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
图1A、1B用来说明公知的MVA LCD的操作模式的剖面示意图；图2显示传统MVA LCD的部分上视图；图3A显示本实用新型第一实施例的广视角LCD的部分剖面图，其沿着图3B中的3A-3A线段的剖面图；第3B图显示本实用新型第一实施例的广视角LCD的单一像素单元的上视图；图3C、3D与3E显示本实用新型第一实施例的广视角LCD的变形例的上视图；图4A显示本实用新型第二实施例的广视角LCD的部分剖面图，其沿着图4B中的4A-4A线段的剖面图；图4B显示本实用新型第二实施例的广视角LCD的单一像素单元的上视图；第4C、4D与4E图显示本实用新型第二实施例的广视角LCD的变形例的上视图5A显示本实用新型第三实施例的广视角LCD的部分剖面图，其沿着图5B中的5A-5A线段的剖面图；图5B显示本实用新型第三实施例的广视角LCD的单一像素单元的上视图；图5C、5D与5E显示本实用新型第三实施例的广视角LCD的变形例的上视图；图6A显示本实用新型第四实施例的广视角LCD的部分剖面图，其沿着图6B中的6A-6A线段的剖面图；图6B显示本实用新型第四实施例的广视角LCD的单一像素单元的上视图；图6C、6D与6E显示本实用新型第四实施例的广视角LCD的变形例的上视图；以及图7显示本实用新型的广视角LCD的突起或狭缝结构的布局图。
具体实施方式
以下提供一些实施例来说明本实用新型的具有全视角效果的广视角LCD。
第一实施例图3A显示本实用新型第一实施例的广视角LCD的部分剖面图，其沿着图3B中的3A-3A线段的剖面图。图3B显示本实用新型第一实施例的广视角LCD的单一像素单元P的上视图。图3C、3D与3E显示本实用新型第一实施例的广视角LCD的变形例的上视图。这里要特别强调的是，虽然上述上视图仅有显示单一像素单元P(singlepixel unit)，实际上本实用新型的广视角LCD可以包含许多像素单元P。像素单元P由互相交错的总线线路(buslines)，即栅极线(gate lines)与数据线(data lines)所定义。
请参阅图3A与图3B，一第一基底300与一第二基底310互相平行对向着。第一基底300例如是包含有薄膜电晶体(未图示)的玻璃基底，而第二基底310例如是包含有彩色滤光片(未图示)的玻璃基底。然后，经由沉积以及图案化例如是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的透明导电层，而形成一像素电极302于该第一基底300上，且该像素电极302与薄膜电晶体(未图示)电性连接。接着，经由沉积以及图案化例如是光阻的绝缘层，而形成具有构成一第一图案304’的一第一突起(protrusion)结构304于该像素电极302上。之后，一第一配向膜(alignment film)306形成于该像素电极302上，并覆盖该第一突起结构304。其中，该第一图案304’连续地由一第一直线3041、一第二直线3042与一第三直线3043所构成，该等第一与第三直线3041、3043互相平行但并不互相面对，而该第二直线3042不平行也不垂直于该等第一与第三直线3041、3043。
一共同电极(common electrode)312形成于该第二基底310的内侧表面上，该共同电极312例如是经由沉积法所形成的ITO或IZO层。然后，经由沉积以及图案化例如是光阻的绝缘层，而形成具有构成一第二图案314’的一第二突起结构314于该共同电极312上。之后，一第二配向膜(alignment film)316形成于该共同电极312上，并覆盖该第二突起结构314。其中，该第二图案314’连续地由一第四直线3141、一第五直线3142与一第六直线3143所构成，该等第四与第六直线3141、3143互相平行但并不互相面对，而该第五直线3142不平行也不垂直于该等第四与第六直线3141、3143。
接着，将负型液晶分子318(Δε＜0)填充于该第一基底300与该第二基底310之间，而形成一液晶层320。
这里要特别注意的是，该第一图案304’与该第二图案314’的组合构成具有至少一交叉点的一第三图案330。亦即，该第二直线3042与该第五直线3142例如是垂直地相互交叉。根据本实施例的布局，使得位于该交叉点周围存在有受到控制的旋风状(whirlwind-like)排列的液晶分子318，藉此能够达成全视角的效果。
另外要提醒的是，虽然本实施例的该等突起结构304、314的剖面为三角形，实际上可为矩形、椭型、圆弧形等等形状。
为了要进一步避免及解决通常位于像素周围部份的暗区/阴影区(disclination)996问题，其如图3B所示；在此提出本实施例的变形例来解决上述暗区996的问题，暗区996的形成原因以及位置例如已经揭示于美国专利第6532054号以及第6661488号中，在此不再赘述。请参阅第3C、3D与3E图，形成一第三突起结构340于部分该共同电极312上，其位置对应于该像素电极302(或像素单元P)的部分周围内侧附近，使得造成暗区996的不正常排列的液晶分子变成有秩序的排列(orderly alignment)。该第三突起结构340例如是图3C所示的线型突起结构，或是图3D所示的圆点型突起结构，或是图3E所示的线型连接圆点形的突起结构，又或者将上述各型结构加以组合应用亦可。还有，上述第三突起结构340可以换成狭缝结构，亦具有避免暗区发生的效果。
第二实施例图4A显示本实用新型第二实施例的广视角LCD的部分剖面图，其沿着图4B中的4A-4A线段的剖面图。图4B显示本实用新型第二实施例的广视角LCD的单一像素单元P的上视图。图4C、4D与4E显示本实用新型第二实施例的广视角LCD的变形例的上视图。这里要特别强调的是，虽然上述上视图仅有显示单一像素单元P，实际上本实用新型的广视角LCD可以包含许多像素单元。
请参阅图4A与图4B，一第一基底400与一第二基底410互相平行对向着。第一基底400例如是包含有薄膜电晶体(未图示)的玻璃基底，而第二基底410例如是包含有彩色滤光片(未图示)的玻璃基底。然后，经由沉积以及图案化例如是ITO或IZO的透明导电层，而形成一像素电极402于该第一基底400上，且该像素电极402与薄膜电晶体(未图示)电性连接。接着，经由沉积以及图案化例如是光阻的绝缘层，而形成具有构成一第一图案404’的一突起结构404于该像素电极402上。之后，一第一配向膜406形成于该像素电极402上，并覆盖该突起结构404。其中，该第一图案404’连续地由一第一直线4041、一第二直线4042与一第三直线4043所构成，该等第一与第三直线4041、4043互相平行但并不互相面对，而该第二直线4042不平行也不垂直于该等第一与第三直线4041、4043。
一共同电极412形成于该第二基底410的内侧表面上，该共同电极412例如是经由沉积法所形成的ITO或IZO层。然后，经由微影蚀刻而形成具有构成一第二图案414’的一狭缝(slit)结构414于该共同电极412中。之后，一第二配向膜416形成于该共同电极412上，并覆盖该狭缝结构414。其中，该第二图案414’连续地由一第四直线4141、一第五直线4142与一第六直线4143所构成，该等第四与第六直线4141、4143互相平行但并不互相面对，而该第五直线4142不平行也不垂直于该等第四与第六直线4141、4143。
接着，将负型液晶分子418(Δε＜0)填充于该第一基底400与该第二基底410之间，而形成一液晶层420。
这里要特别注意的是，该第一图案404’与该第二图案414’的组合构成具有至少一交叉点的一第三图案430。亦即，该第二直线4042与该第五直线4142例如是垂直地相互交叉。根据本实施例的布局，使得位于该交叉点周围存在有受到控制的旋风状排列的液晶分子418，藉此能够达成全视角的效果。
为了要进一步避免及解决通常位于像素周围部份的暗区997(disclination)问题，如图4B所示；在此提出本实施例的变形例来解决上述暗区997的问题。请参阅第4C、4D与4E图，形成一第二狭缝结构440于部分该共同电极412中，其位置对应于该像素电极402(或像素单元P)的部分周围内侧附近，使得造成暗区997的不正常排列的液晶分子变成有秩序的排列。该第二狭缝结构440例如是图4C所示的线型狭缝结构，或是图4D所示的圆点型狭缝结构，或是图4E所示的线型连接圆点形的狭缝结构，又或者将上述各型结构加以组合应用亦可。还有，上述第二狭缝结构440可以换成突起结构，亦具有避免暗区发生的效果。
第三实施例图5A显示本实用新型第三实施例的广视角LCD的部分剖面图，其沿着图5B中的5A-5A线段的剖面图。图5B显示本实用新型第三实施例的广视角LCD的单一像素单元P的上视图。图5C、5D与5E显示本实用新型第三实施例的广视角LCD的变形例的上视图。这里要特别强调的是，虽然上述上视图仅有显示单一像素单元P，实际上本实用新型的广视角LCD可以包含许多像素单元。
请参阅图5A与图5B，一第一基底500与一第二基底510互相平行对向着。第一基底500例如是包含有薄膜电晶体(未图示)的玻璃基底，而第二基底510例如是包含有彩色滤光片(未图示)的玻璃基底。然后，经由沉积以及图案化例如是ITO或IZO的透明导电层，而形成一像素电极502于该第一基底500上，且该像素电极502与薄膜电晶体(未图示)电性连接。接着，经由微影蚀刻而形成具有构成一第一图案504’的一狭缝结构504于该像素电极502中。之后，一第一配向膜506形成于该像素电极502上，并覆盖该狭缝结构504。其中，该第一图案504’连续地由一第一直线5041、一第二直线5042与一第三直线5043所构成，该等第一与第三直线5041、5043互相平行但并不互相面对，而该第二直线5042不平行也不垂直于该等第一与第三直线5041、5043。
一共同电极512形成于该第二基底510的内侧表面上，该共同电极512例如是经由沉积法所形成的ITO或IZO层。然后，经由沉积以及图案化例如是光阻的绝缘层，而形成具有构成一第二图案514’的一突起结构514于该共同电极512上。之后，一第二配向膜516形成于该共同电极512上，并覆盖该突起结构514。其中，该第一图案514’连续地由一第一直线5141、一第二直线5142与一第三直线5143所构成，该等第一与第三直线5141、5143互相平行但并不互相面对，而该第二直线5142不平行也不垂直于该等第一与第三直线5141、5143。
接着，将负型液晶分子518(Δε＜0)填充于该第一基底500与该第二基底510之间，而形成一液晶层520。
这里要特别注意的是，该第一图案504’与该第二图案514’的组合构成具有至少一交叉点的一第三图案530。亦即，该第二直线5042与该第五直线5142例如是垂直地相互交叉。根据本实施例的布局，使得位于该交叉点周围存在有受到控制的旋风状排列的液晶分子518，藉此能够达成全视角的效果。
为了要进一步避免及解决通常位于像素周围部份的暗区998(disclination)问题，如图5B所示；在此提出本实施例的变形例来解决上述暗区998的问题。请参阅第5C、5D与5E图，形成一第二突起结构540于部分该共同电极512上，其位置对应于该像素电极502(或像素单元P)的部分周围内侧附近，使得造成暗区998的不正常排列的液晶分子变成有秩序的排列。该第二突起结构540例如是图5C所示的线型突起结构，或是图5D所示的圆点型突起结构，或是图5E所示的线型连接圆点形的突起结构，又或者将上述各型结构加以组合应用亦可。还有，上述第二突起结构540可以换成狭缝结构，亦具有避免暗区发生的效果。
第四实施例图6A显示本实用新型第四实施例的广视角LCD的部分剖面图，其沿着图6B中的6A-6A线段的剖面图。图6B显示本实用新型第四实施例的广视角LCD的单一像素单元P的上视图。图6C、6D与6E显示本实用新型第四实施例的广视角LCD的变形例的上视图。这里要特别强调的是，虽然上述上视图仅有显示单一像素单元P，实际上本实用新型的广视角LCD可以包含许多像素单元。
请参阅图6A与图6B，一第一基底600与一第二基底610互相平行对向着。第一基底600例如是包含有薄膜电晶体(未图示)的玻璃基底，而第二基底610例如是包含有彩色滤光片(未图示)的玻璃基底。然后，经由沉积以及图案化例如是ITO或IZO的透明导电层，而形成一像素电极602于该第一基底600上，且该像素电极602与薄膜电晶体(未图示)电性连接。接着，经由微影蚀刻而形成具有构成一第一图案604’的一第一狭缝结构604于该像素电极602中。之后，一第一配向膜606形成于该像素电极602上，并覆盖该第一狭缝结构604。其中，该第一图案604’连续地由一第一直线6041、一第二直线6042与一第三直线6043所构成，该等第一与第三直线6041、6043互相平行但并不互相面对，而该第二直线6042不平行也不垂直于该等第一与第三直线6041、6043。
一共同电极612形成于该第二基底610的内侧表面上，该共同电极612例如是经由沉积法所形成的ITO或IZO层。然后，经由微影蚀刻而形成具有构成一第二图案614’的一第二狭缝结构614于该共同电极612中。之后，一第二配向膜616形成于该共同电极612上，并覆盖该第二狭缝结构614。其中，该第二图案614’连续地由一第一直线6141、一第二直线6142与一第三直线6143所构成，该等第一与第三直线6141、6143互相平行但并不互相面对，而该第二直线6142不平行也不垂直于该等第一与第三直线6141、6143。
接着，将负型液晶分子618(Δε＜0)填充于该第一基底600与该第二基底610之间，而形成一液晶层620。
这里要特别注意的是，该第一图案604’与该第二图案614’的组合构成具有至少一交叉点的一第三图案630。亦即，该第二直线6042与该第五直线6142例如是垂直地相互交叉。根据本实施例的布局，使得位于该交叉点周围存在有受到控制的旋风状排列的液晶分子618，藉此能够达成全视角的效果。
为了要进一步避免及解决通常位于像素周围部份的暗区999(disclination)问题，如图6B所示；在此提出本实施例的变形例来解决上述暗区999的问题。请参阅第6C、6D与6E图，形成一第三狭缝结构640于部分该共同电极612中，其位置对应于该像素电极602(或像素单元P)的部分周围内侧附近，使得造成暗区999的不正常排列的液晶分子变成有秩序的排列。该第三狭缝结构640例如是图6C所示的线型狭缝结构，或是图6D所示的圆点型狭缝结构，或是图6E所示的线型连接圆点形的狭缝结构，又或者将上述各型结构加以组合应用亦可。还有，上述第三狭缝结构640可以换成突起结构，亦具有避免暗区发生的效果。
图7显示本实用新型的广视角LCD的突起或狭缝结构的布局图，其显示在多个像素P中的上述该等第三图案330、430、530与630为锯齿(zigzag)型排列。
由于本实用新型广视角液晶显示器的第一基底上的第一电极具有的突起或狭缝图案与第二基底上的第二电极具有的突起或狭缝图案的组合，具有至少一交叉点，因而使得在该交叉点周围存在有旋风状排列的液晶分子，故能达到全视角的效果。
本实用新型虽以上述较佳实施例所公开，然其并非用以限定本实用新型的范围，任何本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可做一些更动与润饰。
附图标记说明100～CF基底；102～TFT基底；104、106～突起结构；108～液晶分子；110～液晶层；210～像素单元；220～共同线。
300、400、500、600～第一基底；302、402、502、602～像素电极；304、314、340、404、514、540～突起结构；306、406、506、606～第一配向膜；310、410、510、610～第二基底；312、412、512、612～共同电极；414、440、514、604、614、640～狭缝结构；316、416、516、616～第二配向膜；304’、404’、504’、604’～第一图案；314’、414’、514’、614’～第二图案；330～第三图案；3041、4041、5041、6041～第一直线；3042、4042、5042、6042～第二直线；3043、4043、5043、6043～第三直线；3141、4141、5141、6141～第四直线；3142、4142、5142、6142～第五直线；3143、4143、5143、6143～第六直线；318、418、518、618～液晶分子；320、420、520、620～液晶层；996、997、998、999～暗区；P～一像素单元。
304’～第一图案；314’～第二图案；330～第三图案；3041～第一直线；3042～第二直线；3043～第三直线；3141～第四直线；3142～第五直线；3143～第六直线；P～像素单元。
权利要求1.一种广视角液晶显示器，具有多个像素单元，其特征在于每一像素单元包括第一基底，其上具有一第一电极，其中该第一电极上形成有构成一第一图案的一第一突起结构；第二基底，与该第一基底相对，且其上具有第二电极，其中该第二电极上形成有构成一第二图案的一第二突起结构；以及液晶层，夹于该第一基底与该第二基底之间；其中，该第一图案与该第二图案的组合构成具有至少一交叉点的第三图案。
2.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于该第一图案连续地由一第一直线、一第二直线与一第三直线所构成，所述第一与第三直线互相平行但并不互相面对，而该第二直线不平行也不垂直于该等第一与第三直线。
3.如权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于该第二图案连续地由一第四直线、一第五直线与一第六直线所构成，所述第四与第六直线互相平行但并不互相面对，而该第五直线不平行也不垂直于该等第四与第六直线。
4.如权利要求3所述的液晶显示器，其特征在于该第二直线与该第五直线垂直地相互交叉。
5.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于在所述多个像素单元中的该第三图案为锯齿型排列。
6.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于该液晶层包含负型液晶分子。
7.如权利要求6所述的液晶显示器，其特征在于位于该交叉点周围存在有旋风状排列的所述液晶分子。
8.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于所述第一电极是一像素电极并且所述第二电极是一共同电极，或者所述第一电极是一共同电极并且所述第二电极是一像素电极。
9.如权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于还包括一第三突起结构或一狭缝结构，形成于部分所述第二电极上并对应于该像素单元的部分周围内侧附近以避免产生暗区。
专利摘要本实用新型提供一种广视角液晶显示器，具有多个像素单元，每一像素单元包括一第一基底，其上具有一第一电极，第一电极上形成有构成一第一图案的一第一突起或狭缝结构。一第二基底，对向于该第一基底，且其上具有一第二电极，其中第二电极上形成有构成一第二图案的一第二突起或狭缝结构。一液晶层，夹于第一基底与第二基底之间。其中，第一图案与第二图案的组合构成具有至少一交叉点的一第三图案。
文档编号G02F1/13GK2724035SQ20042000597
公开日2005年9月7日 申请日期2004年7月13日 优先权日2004年7月13日
发明者陈建华, 林昱甫, 许荣烈, 罗瑞良 申请人:广辉电子股份有限公司