專利名稱：用以顯示圖像且牽涉排列型液晶顯示器的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示裝置。
背景技術：
近年來，液晶顯示(LCD)裝置廣泛應用于大尺寸的監視器和電視(TV)市場中。為了實現高品質LCD裝置，高透射率、高對比率和廣視角是主要技術參數。在常態黑色(normally black)模式中的垂直配向(VA)模式LCD裝置可提供足夠的黑暗關閉狀態，因此制造具有高對比率的LCD裝置是相對容易的。為了在VA模式中獲得廣視角，通常需要區域(domain)劃分結構。因此，控制LC域，即多區域垂直配向(MVA)的形成是重要的，尤其是在施加電壓時。另外，因為VA模式中可避免在配向層上的摩擦過程，因此有利于高產量地大規模生產此等裝置。
富士通有限公司(Fujitsu Ltd.)發明了使用物理突出物的MVA模式LCD裝置。其發表于1998年的SID Technical Digest，第29卷，第1077頁、1999年的Fujitsu Science Technical Journal，第35卷，第221頁中，(也可參看美國專利第6,424,398號)。在頂部和底部基板上創建圖案化成人字形的突出物來在多個獨立方向上形成四區域LCD單元。MVA模式LCD裝置利用雙軸補償膜(compensation films)提供高對比率和大于160度的視角。因為上方突出物與下方突出物之間的水平間隙小于30μm以便獲得良好性能，所以像素配向需要高精確度。因此，設計規格和準備過程并不容易，且孔徑比是受到限制的。
國際商用機器(IBM)公司提出一脊狀(ridge)和邊緣場多區域垂直(RFF-MH)模式，其中一基板并入突出物且另一基板并入狹縫以形成多區域。其發表于1999年的Material Research Society Symposium Proceedings中，第559卷，第275頁、和發表于美國專利6,493,050中。MVA模式LCD裝置具有一大于250∶1的對比率，但是當回應時間較長時其需要更高的驅動電壓。
作為以上MVA和RFF-MH技術的簡化技術，三星電子有限公司(Samsung Electronics Co)提出圖案化的垂直配向(PVA)模式，其中只利用狹縫來在電場下產生多域。如同其美國專利6,285,431和美國專利6,570,638中所描述的，制造呈水平、垂直或傾斜形狀的狹縫以形成呈鋸齒或W形的ITO圖案化結構。
在上述模式中，通常利用兩個線性偏光鏡。Iwamoto等人已報導利用如發表于第九屆國際顯示器研討會(the 9th International Display Workshops)的第85頁(2002年12月4日到6日，Japan，Hiroshima)和2002年的JapaneseJournal of Applied Physics，第41卷，第L1383頁中的圓形偏光鏡的MVA模式。根據所述揭露案，可改進光效率。

發明內容
本發明的目的是提供一種用于顯示圖像的系統，其包括一垂直配向液晶顯示器，其中垂直配向液晶顯示器具有一像素單元。像素單元包括一第一基板、一第二基板及一液晶層，其中第一基板上方包括一像素層，而像素層包括一薄膜晶體管和一像素電極。第二基板其上方則包括一公共電極，而液晶層則位于第一基板與第二基板之間。其中，像素電極和公共電極中具有多個孔，且像素電極中的孔經定位以不與公共電極中的孔垂直配向。
此系統的另一優選實施例包括垂直配向液晶顯示器，其包括多個像素單元，其中每一個像素單元包括一第一基板、一第二基板及一液晶層，其中第一基板上方包括一像素層，而像素層包括一薄膜晶體管和一像素電極。第二基板其上方則包括一公共電極，而液晶層則位于第一基板與第二基板之間。其中，像素電極和公共電極其中之一具有一十字形開口，且十字形開口包括一中心部分和從所述中心部分延伸出來的一延伸部分。
此系統的另一優選實施例包括一電子裝置，其包括一垂直配向液晶顯示器，其中垂直配向液晶顯示器具有一像素單元。像素單元包括一第一基板、一第二基板及一液晶層，其中第一基板上方包括一像素層，而像素層包括一薄膜晶體管和一像素電極。第二基板其上方則包括一公共電極，而液晶層則位于第一基板與第二基板之間。其中，像素電極和公共電極至少一者具有多個孔，這些孔經組態以排列(align)液晶層，且電子裝置包含一控制器，其電性耦接到垂直配向液晶顯示器。
為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1A是展示根據本發明的實施例的VA模式LCD裝置的圖式；圖1B是展示根據本發明的實施例的另一VA模式LCD裝置的圖式；圖2-7是展示根據本發明的若干實施例的VA模式LCD裝置的一像素單元的圖式；圖8展示具有成雙的六邊形開口的VA模式LCD裝置的一像素單元的類比LC指向分布；圖9展示在線性偏光鏡下，常規PVA模式與具有成雙的六邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的時間相關透射率的比較；圖10展示在圓形偏光鏡下，具有成雙的六邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖11展示在0Vrms與5Vrms之間使用成雙的六邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖12展示具有單一六邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖13展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有單一六邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖14展示在0Vrms與5Vrms之間，使用單一六邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖15展示具有成雙的三角形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖16展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有成雙的三角形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖17展示在0Vrms與5Vrms之間，使用成雙的三角形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一a板(a-plate)補償膜和一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；
圖18展示具有單一三角形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖19展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有單一三角形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖20展示在0Vrms與5Vrms之間，使用單一三角形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一a板(a-plate)補償膜和一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖21展示具有成雙的四邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖22展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有成雙的四邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖23展示在0Vrms與5Vrms之間，使用成雙的四邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一a板(a-plate)補償膜和一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖24展示具有單一四邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖25展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有單一四邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖26展示在0Vrms與5Vrms之間，使用單一四邊形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一a板(a-plate)補償膜和一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖27-34是展示根據本發明的若干實施例的VA模式LCD裝置的一像素單元的圖式；圖35展示具有實例7的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖36展示在線性偏光鏡下，常規PVA模式與具有實例7的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的時間相關透射率的比較；圖37展示在圓形偏光鏡下，具有實例7的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖38展示在0Vrms與5Vrms之間，使用實例7的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖39展示具有實例8的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖40展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有實例8的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖41展示在0Vrms與5Vrms之間，使用實例8的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一a板(a-plate)補償膜和一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖42展示具有實例9的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖43展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有實例9的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖44展示在0Vrms與5Vrms之間，使用實例9的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖45展示具有實例10的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖46展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有實例10的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖47展示在0Vrms與5Vrms之間，使用實例10的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖48展示具有實例11的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖49展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有實例11的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖50展示在0Vrms與5Vrms之間，使用實例11的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖51展示具有實例12的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；
圖52展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有實例12的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖53展示在0Vrms與5Vrms之間，使用實例12的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一a板(a-plate)補償膜和一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖54展示具有實例13的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖55展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有實例13的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖56展示在0Vrms與5Vrms之間，使用實例13的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一a板(a-plate)補償膜和一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖57展示具有實例14的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的類比LC指向分布；圖58展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，具有實例14的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的一像素單元的時間相關透射率；圖59展示在0Vrms與5Vrms之間，使用實例14的十字形開口的VA模式LCD裝置的實施例的等對比度輪廓，其中添加了一a板(a-plate)補償膜和一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜；圖60是展示根據本發明的實施例的電子裝置的實施例的俯視圖。
主要元件符號說明100背光模塊101、111光學膜102第一偏光鏡103、113寬頻四分之一波長膜104第一基板106像素層108液晶層110公共電極112第二基板114第二偏光鏡
150液晶顯示面板202像素單元204薄膜晶體管206接觸件208像素電極210、220孔302十字形開口302a中心部分500顯示器502控制器504輸入裝置具體實施方式
第一實施例圖1A是用于顯示圖像的系統的示意圖，其中系統包括本發明優選實施例的垂直配向液晶顯示裝置。如圖1A中所示，垂直配向液晶顯示器包含一液晶顯示面板150、一第一偏光鏡102、一第二偏光鏡114和一背光模塊100。對于利用線性偏光鏡102、114的顯示裝置而言，將兩個偏光鏡102與114的主軸之間的夾角設為90°，即偏光鏡是交叉的。液晶顯示面板150包括一第一基板104、一第二基板112和一液晶層108。第一基板104其上具有一像素層106，第二基板112其上具有一公共電極110。在本實施例中，液晶顯示面板150無摩擦且是使用簡單工藝制造。另外，液晶層108例如包括負介電(Δε＜0)的液晶材料。在本實施例中，液晶層108包括具有對掌性摻雜劑(chiral dopants)的向列型(nematic)液晶材料。然而，在其他實施例中，液晶材料可排除對掌性摻雜劑。
圖1B是本發明優選實施例的另一種垂直配向模式液晶顯示裝置的示意圖。圖1B的顯示器使用圓形偏光鏡。換言之，寬頻四分之一波長膜103、113相鄰于線性偏光鏡置放。也就是說，寬頻四分之一波長膜103、113其中之一是置放于第一偏光鏡102之前，而另一個是置放于第二偏光鏡114之后。將第一偏光鏡102的主軸與第一寬頻四分之一波長膜103的夾角配置成45°以形成前圓形偏光鏡。偏光鏡例如具有假設的左向圓。類似地，將第二線性偏光鏡114的主軸與第二寬頻四分之一波長膜113的夾角配置成45°以形成具有相對應的右向圓的后圓形偏光鏡。
另外，在圖1A和圖1B中，液晶層108的液晶分子無需摩擦過程即可垂直配向，且單元(cell)在零電壓狀態下處于VA模式。在這些實施例中，圖1A和圖1B的垂直配向液晶顯示器中還包括位于偏光鏡102、114與液晶顯示面板150之間的光學膜101、111。光學膜101、111例如是補償膜。這些補償膜可為負雙折射率和單軸雙折射補償膜的組合。補償膜也可以是雙軸補償膜并且可組態成a板(a-plate)或c板(c-plate)補償膜或其組合。
圖1A和圖1B的垂直配向液晶顯示器還包括聚合物層(polymer layers)或無機層(inorganic layers)的兩個配向層(inorganic layers)(未繪示)，其中一配向層中配置在液晶層108與第一基板104上的像素層106之間，而另一個配向層則配置在液晶層108與第二基板112上的公共電極110之間。
在圖1A和圖1B的液晶顯示裝置中，多個像素單元重復地配置于液晶顯示面板150中。圖2是液晶顯示面板150的像素單元的示意圖，其中圖2中未繪示液晶層以及第一基板和第二基板。
在圖2中，像素單元202中的像素層106(請參考圖1A和圖1B)包含一掃描線(scan line)SL、一數據線(data line)DL、一薄膜晶體管204和一像素電極208。掃描線SL電性連接到薄膜晶體管204的一第一端子，數據線DL電性連接到薄膜晶體管204的一第二端子，且像素電極208例如通過接觸件206而電性連接到薄膜晶體管204的一第三端子。特別地，像素電極208中例如有六邊形開口的孔210。另外，第二基板112(請參考圖1A或圖1B)上的像素單元202包含一公共電極110，其中公共電極110中也例如有六邊形開口的孔220。特別地，配置六邊形開口220和六邊形開口210使得基板112中的開口不與電極208中的開口垂直排列。例如，可應用光刻(photo-lithographing)和蝕刻(etching)工藝形成六邊形開口210、220。在其他實施例中，可在第二基板112與公共電極110之間形成彩色濾光片層(未繪示)。下文中，由于六邊形開口210、220是形成在兩個基板上的，因此，此裝置為具有雙六邊形開口的VA模式LCD裝置。
以利用線性偏光鏡的顯示裝置(圖1A)為例，當未施加電壓時，交叉的偏光鏡102、114完全阻擋入射光且獲得較佳的黑暗狀態。當施加電壓時，產生環繞像素電極表面和公共電極表面以及兩個基板104、112上的六邊形開口210、220的邊緣電場。兩者間的液晶分子(Δε＜0)將被重新定向成垂直于電場方向。因此，光線穿射交叉的線性偏光鏡102、114。歸因于來自基板104、112和六邊形開口210、220的邊緣場效應，液晶分子將于不同方向上傾斜且理論上將在像素單元中形成三區域。因此，預期寬視角。另外，對比率＞1000∶1可以實現?？蓪㈩愃乒ぷ鳈C制應用到利用圓形偏光鏡的顯示裝置(圖1B)。
在另一實施例中，也可于像素電極與公共電極其中之一中形成六邊形開口。如圖3所示，在像素電極208中形成六邊形開口210。另一方面，也可在公共電極中形成六邊形開口(未繪示)。由于六邊形開口只形成于兩基板其中之一上。因此，此裝置稱作具有單一六邊形開口的VA模式LCD裝置。此外，可將上述的工作機制應用到具有單一六邊形開口的顯示裝置上。
在一實施例中，形成像素電極和/或公共電極中的開口可為三角形開口。如圖4所示，在像素電極208和公共電極110中形成三角形開口210、220，并且三角形開口210、220經配置為不垂直排列。類似地，三角形開口也可形成在像素電極與公共電極其中之一中。如圖5中所示，三角形開口220是形成在像素電極208中。另外，三角形開口也可形成在公共電極中(未繪示)。如上述的類似工作機制可應用于具有成雙或單一的三角形開口的顯示裝置中。
在另一實施例中，形成在像素電極及/或公共電極中的開口可為四邊形開口。如圖6所示，在像素電極208和公共電極110中形成四邊形開口210、220，并且四邊形開口210、220經配置為不垂直排列。類似地，也可在像素電極與公共電極其中之一中形成四邊形開口。如圖7所示，在像素電極208中形成四邊形開口210。另外，四邊形開口也可形成在公共電極中(未繪示)。如上述的類似工作機制可應用于具有成雙或單一的四邊形開口的顯示裝置中。
出于解釋和證明的目的，下文將分別描述圖3至圖7中所示的利用Δε＜0的液晶材料的線性偏光鏡和圓形偏光鏡。
實例1描述具有線性偏光鏡以及六邊形開口(如圖2所示)的圖1A的顯示裝置。在像素電極208和公共電極110中形成六邊形開口210、220。重復的像素單元202尺寸為58μm×45μm。六邊形開口210、220可在TFT制造過程期間，經由蝕刻或光刻而形成。六邊形開口210、220的傾斜角度θ可為任何非零值，且六邊形開口的曲率可為銳角、鈍角、半圓或半橢圓。為了獲得對稱的分離的多區域，優選選擇傾斜角度θ為120°，其中六邊形外側邊長相等。在上視圖上，六邊形邊長為15μm，且像素電極和公共電極的鄰近六邊形開口之間的距離為25μm。兩基板之間的單元間隙為4μm。使用在初始狀態中與基板垂直配向的負的LC混合物MLC-6608(來自Merck雙折射率(birefringence)Δn＝0.083，介電各向異性(dielectric anisotropy)Δε＝-4.2以及旋轉黏度(rotational viscosity)γ1＝0.186 Pa·s)。其方位角角度(azimuthal angle)為0°，以及預傾角度(pretilt angle)為90°。
圖8是公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例1的類比液晶指向分布圖。類比液晶指向分布是從LC單元間隙的中心層且在像素單元的中心附近切得。從側視圖中，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在離散開口的區域中，LC分子很少受到可形成障壁以穩定LC運動的電場的影響。其有效用于阻斷不穩定向錯線的形成。在上視圖上，將LC指向劃分成像素單元中的不同明顯區域。因此，可在施加電場下由離散六邊形開口形成多區域VA模式LCD裝置。此結構有助于快速穩定向錯線。
圖9繪示在線性偏光鏡下，常規PVA模式與具有成雙的六邊形開口的VA模式LCD裝置的一實施例的時間相關透射率的比較。常規PVA模式LCD裝置在基板上具有垂直交錯的鋸齒開口，并且在線性偏光鏡組態下在λ＝550nm下使用負的LC混合物MLC-6608。另外，所施加的電壓為V＝5Vrms且鋸齒開口寬度為4μm。雖然常規PVA模式將最終達到類似的透射率水準，但其在40毫秒上升時間上具有較低的透射率(～16.5％)。甚至在100毫秒時，常規PVA模式仍未達到飽和水準。因此，實例1的成雙的六邊形VA模式的光效率已比常規PVA模式的光效率改進了～9％。另外，實例1的VA模式LCD裝置繪示在上升時期中的一較短延遲時間，且更快地達到飽和的穩定狀態。典型的上升時間為約20毫秒，其是從10％上升到90％的透射率計算出。相反地，常規PVA模式的上升時間平均長于30毫秒。
為了進一步改進VA模式LCD裝置的實施例的光透射率，可使用圓形偏光鏡。如圖10所示，透射率與線性偏光鏡的透射率相比已得到大大地改進。透射率從線性偏光鏡組態的18％增加到圓形偏光鏡組態的29％。改進高達61％。兩偏光鏡單獨的最大透射率為35％。因此，多區域VA模式LCD裝置的實施例與90°TN LCD的透射率相比，顯示出82.9％(在5 Vrms下)的標準化透射率。已知所述90°TN LCD具有相當有限的視角且不應將其看作適用于LCD TV應用。
已知需要單軸和負雙折射膜或僅雙軸膜來加寬VA單元的視角?？稍赟.T.Wu和D.K.Yang所著的書中找到詳細論述Reflective Liquid CrystalDisplays(Chichester，Wiley，2001)。作為一實例，將一對負的c板(c-plate)與正的a板(a-plate)用作補償膜以展示線性偏光鏡組態下的VA模式LCD裝置的視角特征。負的c板(c-plate)為同質的以及具有雙折射率nx＝ny＞nz的其中光學軸垂直于板的表面的單軸雙折射板。正的a板(a-plate)為同質的以及具有雙折射率nx＞ny＝nz的其中光學軸平行于板的表面的單軸雙折射板。在線性偏光鏡和分析器的內側中層壓一組dΔn分別為n＝98.1nm與12.2nm和112.2nm與134.5nm的a板(a-plate)與c板(c-plate)補償膜。在0與5Vrms之間計算對比率。圖11中繪示結果。
如圖11所示，在中心區域附近，高對比率超過1000∶1。1000∶1等對比度輪廓寬于±35°并且在所有方向上都相當對稱。在水準(假定，45°)和垂直(135°)方向上，視角非常寬。在左右和上下兩個觀察方向上的100∶1等對比度輪廓線(iso-contrast contour line)寬于±60°。在整個±80°的范圍上，對比率為50∶1。這證明此裝置可顯示優良的視角特征。因此，六邊形VA模式LCD裝置的實施例具有顯示高對比率、寬視角、改進的透射率和更快的回應的潛力。因此，此等實施例可特別有益于LC TV和監視器應用。
實例2描述在像素電極208中具有六邊形開口210(圖3)的利用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)的顯示裝置的實施例。其他條件(例如像素單元尺寸、六邊形開口的傾斜角度θ、六邊形開口長度、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例1中所描述的條件相同或類似。
圖12是繪示公共電極與像素電極之間為V＝5Vrms時，實例2的類比LC指向分布。從側視圖中，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。電場未重新定向開口區上的LC分子，以便其形成障壁來穩定LC的運動并阻斷不穩定向錯線的形成。在上視圖上，將LC指向劃分成像素單元中的不同明顯區域。因此，多區域LCD裝置可在施加電場下由離散六邊形開口形成。
圖13展示在線性偏光鏡(LP)與圓形偏光鏡(CP)下，具有單一六邊形開口的VA模式LCD裝置的一像素單元的時間相關透射率。對于使用線性偏光鏡的情況，VA模式LCD裝置的透射率達到20％。在60毫秒上升階段處的光透射率比實例1中所論述的常規PVA模式的透射率高了約15％。另外，實例2的VA模式在上升時期期間比常規PVA用更少的時間達到飽和水準。此外，使用圓形偏光鏡的VA模式LCD裝置的透射率達到31.8％，其比使用線性偏光鏡的情況改進59％。與90°TN LCD相比，標準化透射率在V＝5Vrms處達到90.8％。
作為一實例，在線性偏光鏡和分析器的內側中層壓一組dΔn分別為n＝97.9nm與12.4nm和112.4nm與134.8nm的a板(a-plate)與c板(c-plate)補償膜。在V＝0和5Vrms處，LCD分別處于黑暗和明亮狀態。在0與5Vrms之間計算對比率。如圖14中所展示，在中心區域，對比率高于1000∶1。1000∶1等對比度輪廓線大于±35°并且在所有方向上都對稱。50∶1等對比度輪廓線延伸到±80°觀察錐體。因此，VA模式LCD裝置的這個實施例展示優越的觀察特征。
實例3描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208和公共電極110(圖4)中具有三角形開口210、220的顯示裝置的實施例。為了獲得對稱分離的多區域，優選選擇等腰三角形(即，60°角和相等的側邊長)。出于類比目的，在上視圖上，選擇三角形側邊長為15μm并且像素電極和公共電極的鄰近開口之間的距離為28μm。其他條件(例如像素單元尺寸、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例1中所描述的條件類似。
圖15展示公共電極與像素電極之間為V＝5Vrms時，實例3的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在離散開口的區中，LC分子很少受到電場的影響。因此，其形成障壁以阻斷不穩定向錯線的形成。在上視圖上，將LC指向劃分成像素單元中的不同的明顯區域。因此，在施加電場下由離散三角形開口形成多區域LCD裝置。這些壁有助于穩定向錯線并降低LC回應時間。
圖16展示在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下具有三角形開口的實例3的VA模式LCD裝置的一像素單元的時間相關透射率。在線性偏光鏡的情況下，透射率為17.6％，其仍高于實例1中所論述的常規PVA模式的透射率。當使用圓形偏光鏡時，透射率增加到32％；比線性偏光鏡的情況改進81.8％。因此，如果采用圓形偏光鏡，那么可極大地改進VA模式的此實施例的光透射率。
為了計算視角，將單軸負的c板(c-plate)和正的a板(a-plate)用作實例3的VA模式LCD裝置的相位補償膜。此處，考慮線性偏光鏡組態，并且圓形偏光鏡組態的結果是極類似的。將dΔn＝119.7nm的a板(a-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之后，并且將一對dΔn＝64.5nm和168.7nm的a板(a-plate)補償膜和c板(c-plate)補償膜添加到線性分析器之前。在0與5Vrms之間計算對比率。如圖17中所展示，裝置在±70°范圍中具有高對比率1000∶1。在左右和上下方向上的400∶1等對比度輪廓線達到±80°。這指示甚至在±80°觀察范圍處，顯示器仍具有400∶1對比率。
實例4描述了使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有三角形開口210(圖5)的顯示裝置的實施例。其他條件(例如像素單元尺寸、三角形側邊長、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例3中所描述的條件相同或類似。
圖18是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例4的類比LC指向分布。從側視圖中，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。開口區上方的LC分子很少電場移動，其可形成障壁以穩定LC運動。其有利于阻斷不穩定向錯線的形成。在上視圖上，將LC指向劃分成像素單元中的不同明顯區域。因此，當施加電場時由離散三角形開口形成多區域LCD。所形成的向錯線相對較快地達到平衡。
圖19展示線性和圓形偏光鏡下實例4的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。線性偏光鏡組態下的VA模式LCD裝置的透射率為20％，其高于實例1中所論述的常規PVA模式的透射率。如果使用圓形偏光鏡，那么透射率增加到31.8％，其比線性偏光鏡的情況改進59％。因此，當采用圓形偏光鏡時，VA模式的此實施例的光透射率得以大大改進。
作為一實例，將dΔn＝119.5nm的a板(a-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之后，且將一對dΔn分別等于64.6nm和168.6nm的a板(a-plate)補償膜和c板(c-plate)補償膜添加到線性分析器之前。在0與5Vrms之間計算對比率。如圖20中所展示，裝置在70°觀察錐體中具有高對比率1000∶1。在左右和上下兩個觀察方向上的等對比度輪廓400∶1達到±80°。這意味著所述裝置在160°觀察范圍中具有400∶1對比率。因此，VA模式LCD裝置的這個實施例具有高對比率和優越的觀察特征。
實例5描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208與公共電極110(圖6)中具有四邊形開口210、220的顯示裝置的實施例。為了獲得對稱分離的多區域，在上視圖上，優選選擇具有側邊長為8μm的離散正方形開口并且像素電極和公共電極的鄰近開口之間的距離為18μm。其他條件(例如像素單元尺寸、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例1中所描述的條件相同或類似。
圖21是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例5的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在離散開口區中，LC分子很少受到電場的影響，其可形成障壁以穩定LC運動。其有用于阻斷不穩定向錯線的形成。在上視圖上，可見已將LC指向劃分成像素單元中的不同的明顯的區域。因此，已在施加電場下由離散四邊形開口形成多區域LCD裝置的實施例，并且其具有形成穩定向錯線的潛力。
圖22是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，實例5的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。VA模式LCD裝置在線性偏光鏡下的透射率為18.2％，其高于實例1中所論述的常規PVA模式的透射率。如果使用圓形偏光鏡，那么透射率增加到31.8％，其比線性偏光鏡的情況改進74.7％。因此，當采用兩個圓形偏光鏡時，VA模式的光透射率得以大大改進。另外，線性偏光鏡組態和圓形偏光鏡組態兩者的上升時間少于30毫秒，其比常規PVA模式的上升時間更快。
作為示范性目標，在線性偏光鏡的內側中層壓dΔn＝119.2nm的a板(a-plate)補償膜，且在線性分析器的內側中層壓一對dΔn分別等于64.3nm和168.3nm的a板(a-plate)補償膜和c板(c-plate)補償膜。在0與5Vrms之間計算對比率。如圖23中所展示，裝置在140°觀察范圍中具有1000∶1對比率。左右和上下兩個方向上的等對比度輪廓400∶1達到±80°。這指示裝置在160°觀察范圍中具有400∶1對比率。因此，VA模式LCD裝置的實施例具有高對比率和優越的觀察特征。
實例6描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有四邊形開口210(圖7)的顯示裝置的實施例。其他條件(例如像素單元尺寸、四邊形開口的側邊長、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例5中所描述的條件相同或類似。
圖24是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例6的類比LC指向。從側視圖中，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。開口區上方的LC分子很少由所述電場重新定向。其形成障壁以阻斷不穩定向錯線的形成。在上視圖上，已將LC指向劃分成像素單元中的不同的明顯區域。因此，在施加電場下由離散四邊形開口形成多區域VA模式LCD裝置的實施例，并且所形成的向錯線是穩定的。
圖25是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下的實例6的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。線性偏光鏡下的VA模式LCD裝置的透射率為21.2％。在60毫秒的上升時間階段處計算，其比實例1中所論述的常規PVA模式的透射率高21.8％。如果使用圓形偏光鏡，那么透射率增加到31.7％，其比線性偏光鏡的情況改進49.5％。因此，當采用圓形偏光鏡時，可極大地改進VA模式的光透射率。同時，在線性偏光鏡和圓形偏光鏡兩者下的上升時間為約25毫秒，其比常規PVA模式的上升時間更快。
作為示范性目標，在線性偏光鏡的內側中層壓dΔn＝119.4nm的a板(a-plate)補償膜，且在線性分析器的內側中層壓一對dΔn分別等于64.4nm和168.5nm的a板(a-plate)補償膜和c板(c-plate)補償膜。在0與5Vrms之間計算對比率。如圖26中所展示，所述裝置在±70°視角的范圍中具有高對比率1000∶1。在左右和上下方向上的400∶1等對比度輪廓達到±80°。這意味著所述裝置在±80°觀察錐體中具有400∶1對比率。在±70°觀察錐體中，對比率超過1000∶1。由于VA模式LCD裝置的實施例在高透射率、快速回應時間、優越視角、高對比率和穩定的向錯線形成中具有優勢，因此，其特別有益于LC TV和監視器應用。
第二實施例圖27展示液晶顯示面板150(圖1A或圖1B)的像素單元中的一像素單元，其中在圖式中未展示液晶層。在圖27中，多個像素單元中的一像素單元202中的像素層106(圖1A和圖1B)包含一掃描線SL、一數據線DL、一薄膜晶體管204和一像素電極208。此外，在第二基板112(圖1A或圖1B)上的像素單元中的一像素單元202包含一公共電極110。在一些實施例中，可在第二基板112與公共電極110之間形成彩色濾光片層(未圖示)。
特別地，在一像素單元202中的像素電極208或公共電極110中形成十字形開口。舉例而言，如圖27中所展示，在像素電極208中形成十字形開口302，其中所述十字形開口302包括一中心部分302a和從所述中心部分延伸到像素單元的邊緣的延伸部分302b。可經由(例如)光刻和蝕刻工藝來形成十字形開口302。根據另一實施例，十字形開口也可形成在第二基板上的公共電極中(未繪示)。
應注意，中心部分302a可顯示各種形狀。舉例而言，中心部分302a可由鄰近交叉延伸部分302b的中間的多個三角形開口構成，如圖27中所展示。根據另一實施例，中心部分302a可為圓形開口，如圖28中所展示。根據另一實施例，中心部分302a也可為一系列圍繞延伸部分302b的中心的環形開口，如圖29中所展示。根據另一實施例，中心部分302a也可為一系列圍繞延伸部分302b的中心的較小內三角形開口，如圖30中所展示，并且每一內三角形開口的尖端的指向遠離像素單元202的中心。根據另一實施例，中心部分302a也可為一系列圍繞延伸部分302b的中心的較小內三角形開口，如圖31中所展示，并且每一內三角形開口的尖端指向像素單元202的中心。根據另一實施例，中心部分302a也可為一系列圍繞延伸部分302b的中心的較小內四邊形開口，如圖32中所展示。根據另一實施例，中心部分302a也可為一系列圍繞延伸部分302b的中心的較短條形開口，如圖33中所展示。根據另一實施例，中心部分302a可由延伸部分302b的中心上的四邊形開口和一系列與四邊形開口相連的較短條形開口構成，如圖34中所展示。
出于解釋和證明目的，分別描述圖27至圖34中所指示的連同線性偏光鏡和圓形偏光鏡使用Δε＜0的液晶材料的以下實例。
實例7描述具有線性偏光鏡和像素電極208中的十字形開口302(如圖27中所展示)的圖1A的裝置的實施例。特別地，中心部分302a由鄰近交叉延伸部分302b的中間的多個三角形開口構成。所重復的像素單元尺寸為44μm×44μm。十字形開口302可在TFT工藝期間，經由蝕刻或光刻形成。延伸部分302b的寬度為4μm且每一三角形開口302a的高度為12μm(從具有相等側邊長的像素中心位置計算)。兩基板之間的單元間隙為4μm。使用在初始狀態中與基板垂直配向的負的LC混合物MLC-6608(Merck公司雙折射率Δn＝0.083，介電各向異性Δε＝-4.2以及旋轉黏度γ1＝0.186Pa·s)。其方位角角度為0°，以及預傾角度為90°。
圖35為當共同電壓與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例7的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在上視圖上，LC指向被劃分成像素單元中的不同明顯區域。所述區域是斷開的，并在正方形像素的每一側的中點處相遇，并且在大部分上消除了向錯線。因此，已在施加電場下由十字形開口形成多區域LCD裝置的實施例，并且其幾乎無向錯線。
圖36展示在線性偏光鏡下，常規PVA模式與具有實例7的十字形開口的VA模式LCD裝置的時間相關透射率的比較。常規PVA模式的開口是配置在相同基板上(一側交叉)或分別配置在兩個單獨的基板上(二側交叉)。在線性偏光鏡下在λ＝550nm下使用負的LC混合物MLC-6608。所施加的電壓為V＝5Vrms并且開口寬度為4μm?？梢姵Ｒ嶱VA模式在上升時間階段60毫秒處對一側交叉與二側交叉分別具有15.5％和14.2％的較低透射率。在此時間階段處，歸因于不穩定的向錯線形成，常規PVA模式仍遠未達到飽和。因此，具有十字形開口的VA模式LCD裝置的光密度比常規PVA模式的光密度具有至少8％的改進。另外，實例7的裝置展示在上升時期中的較短的回應延遲，并且當施加脈沖電壓時可快速達到飽和的穩定狀態。實現實例7的VA模式中的快速回應是有益的。其典型的上升時間為約20毫秒，其是從10％上升到90％的透射率計算出。其比平均長于30毫秒的常規PVA模式快得多。
為了進一步改進本發明的VA模式的光透射率，如圖37中所展示，使用圓形偏光鏡。如圖37中所展示，與線性偏光鏡的透射率相比，所述透射率已得以大大改進。線性偏光鏡的透射率為16.7％，而在圓形偏光鏡下，其增加到26.1％。透射率已獲得56％的改進。單獨對于兩個偏光鏡而言，最大透射率為35％。因此，多域VA單元的此實施例與90°TN LCD.相比，顯示出74.6％(在5Vrms下)的標準化透射率。
作為一實例，分別將一組dΔn值為98nm與12.3nm和112.4nm與134.7nm的a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之前和分析器之后。在0Vrms與5Vrms之間計算對比率。如圖38中所展示，所述裝置在中心區域附近具有高對比率，其高于800∶1。等對比度輪廓800∶1大于±40°并且在所有方向上都對稱。在左右區和上下區兩者上的等對比度輪廓100∶1已超過±80°，其證明即使在具有100∶1的極好對比率的情況下，所述裝置仍具有高于160°的寬視角。因此，VA模式LCD裝置的這個實施例具有高對比率800∶1和極寬的視角性能。具有十字形開口的VA模式LCD裝置的此實施例，結合其較高透射率、較快回應、優良寬視角和高對比率的優勢，特別有益于LC TV和監視器應用。
實例8描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有十字形開口302(圖28)的顯示裝置的實施例，其中十字形開口302的中心部分302a是圓形開口且圓形開口的半徑在從像素中心位置計算出的12μm處。其他條件(例像素單元尺寸、延伸部分寬度、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例7中所描述的條件相同或類似。
圖39是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例8的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在上視圖上，LC指向被劃分成像素單元中的不同明顯區域。所述區域為斷開的，并在正方形像素的每一側的中點處相遇，并且在大部分上消除了向錯線。因此，已在施加電場下由十字形開口形成多區域VA模式LCD裝置的實施例，并且其幾乎無向錯線。
圖40是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，實例8的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。在線性偏光鏡下，VA模式LCD裝置的透射率為16.5％，其高于實例7中所論述的常規PVA模式的透射率。其在上升時期期間快速達到其飽和階段，從而實現較快的回應時間。另外，與線性偏光鏡的透射率相比，具有圓形偏光鏡的裝置的透射率已得以大大改進。在圓形偏光鏡下，透射率已增加到25.3％，其比線性偏光鏡的透射率改進了53.3％。與90°TN LCD相比，當所施加的電壓為5Vrms時，其顯示出72.3％的標準化透射率。
出于示范性目標，分別將dΔn值為64.8nm的a板(a-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之前，并且將dΔn值為119.2nm和168.5nm的一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜添加到線性分析器之后。在0Vrms與5Vrms之間計算對比率。如圖41中所展示，所述裝置在±70°的范圍中具有高對比率800∶1。在左右區和上下區兩者上的等對比度輪廓400∶1已超過±80°，其證明在即使具有400∶1的極好對比率的情況下，所述裝置仍具有高于160°的寬視角。因此，在整個觀察范圍中，VA模式LCD裝置的實施例具有高對比率800∶1和高于400∶1的極寬視角性能。
實例9描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有十字形開口302(如圖29中所展示)的顯示裝置的實施例，其中十字形開口302的中心部分302a是一系列圍繞延伸部分302b的中心的環形開口并且所述環形開口與具有7μm的相等外部側邊長的像素單元的中心相距8-。其他條件(例如像素單元尺寸、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例7中所描述的條件相同或類似。
圖42是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例9的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在上視圖上，LC指向被劃分成像素單元中的不同明顯區域。所述區域是斷開的，并在正方形像素的每一側的中點處相遇，并且在大部分上消除了向錯線。因此，已在施加電場下由十字形開口形成多區域VA模式LCD裝置的實施例并且其幾乎無向錯線。
圖43是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，實例9的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。在線性偏光鏡下，VA模式LCD裝置的透射率為17.5％，其高于實例7中所論述的常規PVA模式的透射率。當使用圓形偏光鏡時，圓形偏光鏡下的透射率已增加到27.7％，其比線性偏光鏡的透射率改進58％。因此，當采用圓形偏光鏡時，可極大地改進VA模式的光透射率。
作為一實例，分別將dΔn值為97.9nm與12.2nm和112.4nm與134.6nm的一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之前和線性分析器之后。在0Vrms與5Vrms之間計算對比率。如圖44中所展示，所述裝置在中心區域附近具有大于800∶1的高對比率。等對比度輪廓800∶1大于±40°且在所有方向上都對稱。在左右區和上下區兩者上的等對比度輪廓100∶1已超過±80°，其證明即使在100∶1的極好對比率的情況下，所述裝置仍具有高于160°的寬視角。因此，VA模式LCD裝置的此實施例具有高對比率800∶1和極寬的視角性能。
實例10描述了使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有十字形開口302(如圖30中所展示)的顯示裝置的實施例，其中十字形開口302的中心部分302a是一系列圍繞延伸部分302b的中心的較小內三角形開口，并且內三角形開口的尖端的指向遠離像素單元的中心處。內三角形開口與具有8μm的相等側邊長的像素單元的中心相距8μm。其他條件(例如像素單元尺寸、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例7中所描述的條件相同或類似。
圖45是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例10的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在上視圖上，LC指向被劃分成像素單元中的不同明顯區域。所述區域是斷開的并在正方形像素的每一側的中點處相遇，并且在大部分上消除了向錯線。因此，已在施加電場下由十字形開口形成多區域VA模式LCD裝置的實施例并且其幾乎無向錯線。
圖46是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，實例10的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。線性偏光鏡下的VA模式LCD裝置的透射率為18.2％，其高于實例7中所論述的常規PVA模式的透射率。當使用圓形偏光鏡時，圓形偏光鏡下的透射率已增加到28.7％，其比線性偏光鏡的透射率改進57.7％。因此，當采用圓形偏光鏡時，可極大地改進VA模式的光透射率。
作為示范性目標，分別將dΔn值為98.2nm與12.3nm和112nm與134.6nm的一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之前和分析器之后。在0Vrms與5Vrms之間計算對比率。如圖47中所展示，所述裝置在中心區域附近具有大于800∶1的高對比率。等對比度輪廓800∶1大于±40°并在所有方向上都對稱。在左右區和上下區兩者上的等對比度輪廓100∶1已超過±80°，其證明即使在100∶1的極好對比率下，所述裝置仍具有高于160°的寬視角。因此，VA模式LCD裝置的此實施例具有高對比率800∶1和極寬的視角性能。
實例11描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有十字形開口302(如圖31中所展示)的顯示裝置的實施例，其中十字形開口302的中心部分302a是一系列圍繞延伸部分302b的中心處的較小內三角形開口，并且內三角形開口的尖端指向像素單元的中心。內三角形開口與具有8μm的相等側邊長的像素單元的中心相距8μm。其他條件(例如像素單元尺寸、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例7中所描述的條件相同或類似。
圖48是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例11的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在上視圖上，LC指向被劃分成像素單元中的不同明顯區域。所述區域是斷開的并在正方形像素的每一側的中點處相遇，并且在大部分上消除了向錯線。因此，已在施加電場下由十字形開口形成多區域VA模式LCD裝置的實施例并且其幾乎無向錯線。
圖49是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下實例11的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。線性偏光鏡下的VA模式LCD裝置的透射率為18％，其高于實例7中所論述的常規PVA模式的透射率。當使用圓形偏光鏡時，圓形偏光鏡下的透射率已增加到28.7％，其比線性偏光鏡的透射率改進了59％。因此，當采用圓形偏光鏡時，可有效地改進VA模式的光透射率。
作為示范性目標，分別將dΔn值為98.1nm與12.5nm和112.8nm與134.4nm的一組a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之前和分析器之后。在0Vrms與5Vrms之間計算對比率。如圖50中所展示，所述裝置在中心區域附近具有大于800∶1的高對比率。等對比度輪廓800∶1大于±40°且在所有方向上都對稱。在左右區和上下區兩者上的等對比度輪廓100∶1已超過±80°，其證明即使在100∶1的極好對比率的情況下，所述裝置仍具有高于160°的寬視角。因此，VA模式LCD裝置的此實施例具有高對比率800∶1和極寬的視角性能。
實例12描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有十字形開口302(如圖32中所展示)的顯示裝置的實施例，其中所述十字形開口302的中心部分302a是一系列圍繞延伸部分302b的中心的較小內四邊形開口，并且內四邊形開口是側邊長為6μm的四邊形開口。其他條件(例如像素單元尺寸、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例7中所描述的條件相同或類似。
圖51是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例12的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在上視圖上，LC指向被劃分成像素單元中的不同明顯區域。所述區域是斷開的并在正方形像素的每一側的中點處相遇，并且在大部分上消除了向錯線。因此，在施加電場下由十字形開口形成多區域VA模式LCD裝置且幾乎無向錯線。
圖52是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，實例12的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。線性偏光鏡下的VA模式LCD裝置的透射率為17.5％，其高于實例7中所論述的常規PVA模式的透射率。當使用圓形偏光鏡時，圓形偏光鏡下的透射率已增加到28.6％，其比線性偏光鏡的透射率改進了63％。因此，當采用圓形偏光鏡時，可有效地改進VA模式的光透射率。
作為示范性目標，分別將dΔn值為64.4nm的a板(a-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之前，并將dΔn值為119.5nm和168.5nm的一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜添加到線性分析器之后。在0Vrms與5Vrms之間計算對比率。如圖53中所展示，所述裝置在±70°范圍中具有高對比率800∶1。在左右區和上下區兩者上的等對比度輪廓400∶1已超過±80°，其證明即使在400∶1的極好對比率的情況下，所述裝置仍具有高于160°的寬視角。因此，在整個觀察范圍中，VA模式LCD裝置的此實施例具有高對比率800∶1和高于400∶1的極寬視角性能。
實例13描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有十字形開口302(如圖33中所展示)的顯示裝置的實施例，其中十字形開口302的中心部分302a是一系列圍繞延伸部分302b的中心的較短條形開口，并且條形開口具有4μm的寬度和14μm的長度(從像素中心位置計算)。其他條件(像素單元尺寸、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例7中所描述的條件相同或類似。
圖54是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例13的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在上視圖上，可見已將LC指向劃分成像素單元中的不同明顯區域。所述區域是斷開的，并在正方形像素的每一側的中點處相遇，并且在大部分上消除了向錯線。因此，已在施加電場下由十字形開口形成多區域VA模式LCD裝置并且其幾乎無向錯線。
圖55是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，實例13的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。線性偏光鏡下的VA模式LCD裝置的透射率為16.7％，其高于實例7中所論述的常規PVA模式的透射率。當使用圓形偏光鏡時，圓形偏光鏡下的透射率已增加到27％，其比線性偏光鏡的透射率改進了61.7％。因此，當采用圓形偏光鏡時，可極大地改進VA模式的光透射率。
作為示范性目標，分別將dΔn值為64.2nm的a板(a-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之前，并將dΔn值為119nm和168.2nm的一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜添加到線性分析器之后。在0Vrms與5Vrms之間計算對比率。如圖56中所展示，所述裝置在±70°范圍中具有高對比率800∶1。在左右區和上下區兩者上的等對比度輪廓400∶1已超過±80°，其證明即使在400∶1的極好對比率的情況下，所述裝置仍具有高于160°的寬視角。因此，在整個觀察范圍中，VA模式LCD裝置的此實施例具有高對比率800∶1和高于400∶1的極寬視角性能。
實例14描述使用線性偏光鏡或圓形偏光鏡(圖1A或圖1B)并在像素電極208中具有十字形開口302(如圖34中所展示)的顯示裝置的實施例，其中十字形開口302的中心部分302a也可由位于延伸部分302b的中心上的四邊形開口和一系列與四邊形開口相連的較短條形開口構成。所述條形開口具有從像素中心位置處計算出的44μm寬度和14μm的長度。中心處的四邊形開口具有相等的側邊長14μm。其他條件(例如像素單元尺寸、兩基板之間的單元間隙和LC材料)與實例7中所描述的條件相同或類似。
圖57是當公共電極與像素電極之間所施加的電壓為5Vrms時，實例14的類比LC指向分布。從側視圖中可觀察到，LC指向歸因于邊緣場效應而沿電場方向重新定向。在上視圖上可見，已將LC指向劃分成像素單元中的不同明顯區域。所述區域是斷開的，并在正方形像素的每一側的中點處相遇，且大部分的向錯線被消除。因此，已在施加電場下由十字形開口形成多區域LCD裝置的實施例并且其幾乎無向錯線。
圖58是分別在線性偏光鏡和圓形偏光鏡下，實例14的VA模式LCD裝置的時間相關透射率。線性偏光鏡下的VA模式LCD裝置的透射率為16.4％，其高于實例7中所論述的常規PVA模式的透射率。當使用圓形偏光鏡時，圓形偏光鏡下的透射率已增加到26.1％，其比線性偏光鏡的透射率改進59％。因此，當采用圓形偏光鏡時，可有效地改進VA模式的光透射率。
作為示范性目標，分別將dΔn值為64.3nm的a板(a-plate)補償膜添加到線性偏光鏡之前，并將dΔn值為119.3nm和168.1nm的一對a板(a-plate)和c板(c-plate)補償膜添加到線性分析器之后。在0Vrms與5Vrms之間計算對比率。如圖59中所展示，所述裝置在±70°范圍中具有高對比率800∶1。在左右區和上下區兩者上的等對比度輪廓400∶1已超過±80°，其證明即使在400∶1的極好對比率下，所述裝置仍具有高于160°的寬視角。因此，除了其高透射率和更快的回應時間之外，優越寬視角和高對比率的優勢可使得VA模式LCD裝置的此實施例特別有益于LC TV和監視器應用。
在本發明中，也提供使用諸如以上所提及的VA模式LCD裝置的實施例的電子裝置。圖60是展示根據一此實施例的電子裝置的圖式。電子裝置可包含LCD顯示器500、控制器502和輸入裝置504。所述LCD顯示器500可類似于具有以上所提及的各種形狀的圖1A或圖1B的垂直配向液晶顯示器。所述控制器502可電耦接到LCD顯示器500?？刂破?02可包含用于控制LCD顯示器500的源極和柵極驅動電路(未圖示)，以根據一輸入而顯示圖像。所述輸入裝置504可電耦接到控制器502并可包括一用以輸入數據到控制器502的處理器或其類似物，從而在LCD顯示器500上顯示圖像。
雖然本發明已以優選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的前提下，可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種用于顯示圖像的系統，包括垂直配向液晶顯示器，具有像素單元，該像素單元包括第一基板，其上方包括像素層，而該像素層包括薄膜晶體管和像素電極；第二基板，其上方包括公共電極；以及液晶層，位于該第一基板與該第二基板之間，其中該像素電極和該公共電極中具有多個孔，且該像素電極中的該些孔經定位以不與該公共電極中的該些孔垂直排列。
2.如權利要求1所述的顯示圖像的系統，其中該些孔的形狀為六邊形。
3.如權利要求1所述的顯示圖像的系統，還包括二偏光鏡，該些偏光鏡其中之一配置在該第一基板的外部表面上，而另一偏光鏡則安置在該第二基板的外部表面上。
4.如權利要求3所述的顯示圖像的系統，其中該些偏光鏡為線性偏光鏡。
5.如權利要求3所述的顯示圖像的系統，其中該些偏光鏡為圓形偏光鏡，且該些圓形偏光鏡中包括線性偏光鏡和寬頻四分之一波長膜。
6.如權利要求3所述的顯示圖像的系統，還包括至少一補償膜，該補償膜配置在該些偏光鏡其中之一與該第一基板和該第二基板其中之一之間。
7.如權利要求1所述的顯示圖像的系統，還包括彩色濾光片層，其位于該第二基板與該公共電極之間。
8.一種用于顯示圖像的系統，包括垂直配向液晶顯示器，具有多個像素單元，其中各該像素單元包括第一基板，其上方包括像素層，而該像素層包括薄膜晶體管和像素電極；第二基板，其上方包括公共電極；以及液晶層，位于該第一基板與該第二基板之間，其中該像素電極和該公共電極其中之一具有十字形開口，且該十字形開口包括中心部分和從該中心部分延伸出來的延伸部分。
9.如權利要求8所述的顯示圖像的系統，其中該十字形開口的該中心部分包含多個三角形開口，該三角形開口從相鄰的該些延伸部分之間延伸。
10.如權利要求8所述的顯示圖像的系統，其中該十字形開口的該中心部分為圓形開口。
11.如權利要求8所述的顯示圖像的系統，其中該十字形開口的該中心部分為一系列內四邊形開口。
12.如權利要求11所述的顯示圖像的系統，其中各該內四邊形開口中具有指向各該像素單元中心的尖端。
13.如權利要求8所述的顯示圖像的系統，其中該十字形開口的該中心部分包括位于該延伸部分中心的四邊形開口和一系列連接到該四邊形開口的較短條形開口。
14.如權利要求8所述的顯示圖像的系統，還包括二偏光鏡，分別配置在該第一基板的外部表面與該第二基板的外部表面上。
15.如權利要求14所述的顯示圖像的系統，其中該些偏光鏡為線性偏光鏡。
16.如權利要求14所述的顯示圖像的系統，其中該些偏光鏡為圓形偏光鏡，且該些圓形偏光鏡其中之一包括線性偏光鏡和寬頻四分之一波長膜。
17.如權利要求14所述的顯示圖像的系統，還包括至少一補償膜，該補償膜配置在該些偏光鏡其中之一與該第一基板和該第二基板其中之一之間。
18.如權利要求8所述的顯示圖像的系統，還包括彩色濾光片層，其位于該第二基板與該公共電極之間。
19.一種用于顯示圖像的系統，包括電子裝置，包括垂直配向液晶顯示器，具有像素單元，其中該像素單元包括第一基板，其上方包括像素層，而該像素層包括薄膜晶體管和像素電極；第二基板，其上方包括公共電極；以及液晶層，位于該第一基板與該第二基板之間，其中該像素電極和該公共電極具有多個孔，且該像素電極中的該些孔經定位以不與該公共電極中的該些孔相垂直排列；以及控制器，電性耦接到該垂直配向液晶顯示器。
20.一種用于顯示圖像的系統，包括電子裝置，包括垂直配向液晶顯示器，具有像素單元，該像素單元包括第一基板，其上方包括像素層，而該像素層包括薄膜晶體管和像素電極；第二基板，其上方包括公共電極；以及液晶層，位于該第一基板與該第二基板之間，其中該像素電極和該公共電極其中之一具有十字形開口，且該十字形開口包括中心部分和從該中心部分延伸出來的延伸部分；以及控制器，電性耦接到該垂直配向液晶顯示器。
21.如權利要求19或20所述的顯示圖像的系統，還包括輸入裝置，其電性耦接至該控制器以在該垂直配向液晶顯示器上顯示圖像。
全文摘要
本發明提供了用以顯示圖像且牽涉排列型液晶顯示器的系統，該系統包括一垂直配向液晶顯示器，其中垂直配向液晶顯示器具有一像素單元，而像素單元包括一第一基板、一第二基板以及一液晶層。第一基板包括位于其上方的一像素層，而像素層包括薄膜晶體管和像素電極。第二基板則包括位于其上方的公共電極。液晶層則位于第一基板與第二基板之間，其中像素電極和公共電極至少一者中具有多個孔，而這些孔用以排列液晶層。
文檔編號G02F1/1335GK101086590SQ200710080250
公開日2007年12月12日 申請日期2007年2月15日 優先權日2006年2月22日
發明者呂瑞波, 洪琪, 吳詩聰 申請人:統寶光電股份有限公司, 中佛羅里達大學