CN100485501C - 像素结构及液晶显示面板 - Google Patents

Abstract

一种像素结构，其包括扫描线、数据线、第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第一像素电极以及第二像素电极。第一薄膜晶体管具有第一元件宽/长比，第二薄膜晶体管具有第二元件宽/长比。第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管与相同的扫描线以及数据线电连接，且第一薄膜晶体管之第一元件宽/长比大于第二薄膜晶体管之第二元件宽/长比。另外，第一像素电极与第一薄膜晶体管电连接，而第二像素电极是与第二薄膜晶体管电连接。

Description

像素结构及液晶显示面板

技术领域

本发明涉及一种像素结构及具有此像素结构之液晶显示面板，且特别涉及一种能改善色偏(color shift)现象之液晶显示面板及其像素结构。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)由于具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性，因而已逐渐成为市场之主流。目前，市场对于液晶显示器的性能要求是朝向高对比(High Contrast Ratio)、快速反应与广视角等特性。目前能够达成广视角要求的技术，例如有多域垂直配向(Multi-domain Vertically Alignment，MVA)薄膜晶体管液晶显示器、多域水平配向(Multi-domain Horizontal Alignment，MHA)薄膜晶体管液晶显示器等等。

虽然多域垂直配向或水平配向之薄膜晶体管液晶显示器可以达到广视角的目的，但是其存在色偏(color shift)之问题也是为人所诟病。所谓色偏指的是当使用者以不同的观赏角度观看显示器所显示的图像时，会看见不同色彩阶调的图像，例如使用者在以较偏斜的角度观看时会看见偏白的图像。

目前已经有人提出解决上述色偏的方法，其中一种方法是在单一像素结构内形成两种液晶电容，使单一像素结构内因为不同的液晶电容而产生不同的液晶分子排列。虽然此种方式可以改善色偏现象，但是此种方式的缺点是最终辉度不足且对比较差。

另一种方法是在单一像素结构内形成两条扫描线、两个晶体管以及两个独立的电容器，以使单一像素结构内因为两电容器不同的储存电容而产生不同的液晶分子排列。虽然此种方式可以解决色偏现象且改善了最终辉度不足之问题，但是因为需要在单一像素结构内形成两条扫描线、两个晶体管以及两个独立的电容器，因此必须另外订制合适的驱动电路，而且还会使开口率下降。

发明内容

本发明之目的是提供一种像素结构，利用此种结构的液晶显示面板可以减少色偏的现象。

本发明之另一目的是提供一种液晶显示面板，其除了可解决色偏的问题之外，而且不会有最终辉度不足、对比较差以及开口率下降的问题。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种像素结构，其包括扫描线、数据线、第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第一像素电极以及第二像素电极。第一薄膜晶体管具有第一元件宽/长比，第二薄膜晶体管具有第二元件宽/长比。第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管与相同的扫描线以及数据线电连接，且第一薄膜晶体管之第一元件宽/长比大于第二薄膜晶体管之第二元件宽/长比。另外，第一像素电极与第一薄膜晶体管电连接，而第二像素电极是与第二薄膜晶体管电连接。

在本发明之一实施例中，上述之第一像素电极以及第二像素电极中还包括有配向狭缝(slit)图案。在一实施例中，配向狭缝图案是多个平行于扫描线的狭缝。

在本发明之一实施例中，此像素结构还包括配向凸起图案，设置于第一像素电极以及第二像素电极上。

在本发明之一实施例中，此像素结构还包括储存电容器，设置于第一像素电极以及第二像素电极的底下。

在本发明之一实施例中，上述之第一像素电极以及第二像素电极是透明电极。

在本发明之一实施例中，上述之第一像素电极以及第二像素电极是反射电极。

在本发明之一实施例中，上述之第一像素电极以及第二像素电极其中之一是反射电极而另一是透明电极。

本发明另提出一种液晶显示面板，其包括薄膜晶体管阵列基板、设置于薄膜晶体管阵列基板对向的彩色滤光基板以及设置于薄膜晶体管阵列基板以及彩色滤光基板之间的液晶层。薄膜晶体管阵列基板具有多个像素结构，特别是，每一像素结构包括扫描线、数据线、第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第一像素电极以及第二像素电极。第一薄膜晶体管具有第一元件宽/长比，第二薄膜晶体管具有第二元件宽/长比。第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管与相同的扫描线以及数据线电连接，且第一薄膜晶体管之第一元件宽/长比大于第二薄膜晶体管之第二元件宽/长比。另外，第一像素电极与第一薄膜晶体管电连接，而第二像素电极是与第二薄膜晶体管电连接。

在本发明之一实施例中，每一像素结构之第一像素电极以及第二像素电极中还包括有配向狭缝图案。另外，在彩色滤光基板上还包括设置有配向凸起图案。在本发明之另一实施例中，上述之配向狭缝图案是多个平行于扫描线的狭缝。

在本发明之一实施例中，上述之薄膜晶体管阵列基板上还包括设置有配向凸起图案，位于第一像素电极以及第二像素电极上。另外，彩色滤光基板上还包括设置有配向狭缝图案。

在本发明之一实施例中，每一像素结构还包括储存电容器，设置于第一像素电极以及第二像素电极的底下。

在本发明之一实施例中，每一像素结构之第一像素电极以及第二像素电极是透明电极。

在本发明之一实施例中，上述之第一像素电极以及第二像素电极是反射电极。

在本发明之一实施例中，上述之第一像素电极以及第二像素电极其中之一是反射电极而另一是透明电极。

本发明在单一像素结构中设置两个具有不同元件宽/长比的薄膜晶体管，且这两个薄膜晶体管是电连接至相同的扫描线与数据线。当以此扫描线与数据线驱动这两个薄膜晶体管时，会在其所电连接的两个像素电极中分别产生两种不同的像素电极电压，因而可使得单一像素结构内的液晶分子产生不同的液晶分子排列。如此一来，便可以解决色偏的问题。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明之一较佳实施例的一种像素结构的俯视示意图。

图2是沿着图1之I-I’的剖面示意图。

图3是依照本发明之另一较佳实施例的一种像素结构的俯视示意图。

图4是依照本发明之一较佳实施例的一种液晶显示面板的剖面示意图。

图5是依照本发明之另一较佳实施例的一种液晶显示面板的剖面示意图。

主要元件标记说明

10、20：像素结构

100、150：基板

102：扫描线

103：栅绝缘层

104：数据线

106：第一薄膜晶体管

108：第二薄膜晶体管

110：第一像素电极

112：第二像素电极

111、113：接触窗

114：共用电极

116、160：配向狭缝

132、134：通道层

136a、138a：漏极

136b、138b：源极

152：黑矩阵

154：彩色滤光层

156：电极层

158、162：配向凸起

200：薄膜晶体管阵列基板

300：彩色滤光基板

400：液晶层

W1、W2：元件宽度

L1、L2：元件长度

具体实施方式

图1是依照本发明之一较佳实施例的一种像素结构的俯视示意图。图2是沿着图1之I-I’的剖面示意图。请同时参照图1以及图2，本发明之像素结构10包括扫描线102、数据线104、第一薄膜晶体管106、第二薄膜晶体管108、第一像素电极110以及第二像素电极112。

扫描线102以及数据线104是设置于基板100上，且扫描线102与数据线104会与第一薄膜晶体管106与第二薄膜晶体管108电连接。第一薄膜晶体管106包括栅极(即扫描线102的一部分)、覆盖在栅极上的栅绝缘层103、设置于栅绝缘层103上的通道层132以及位于通道层132上的漏极136a与源极136b。第二薄膜晶体管108包括栅极(即扫描线102的一部分)、覆盖在栅极上的栅绝缘层103、设置于栅绝缘层103上的通道层134以及位于通道层134上的漏极138a与源极138b。

因此，第一薄膜晶体管106以及第二薄膜晶体管108都是形成在扫描线102上，并且以扫描线102的一部分作为其栅极。而第一薄膜晶体管106的源极136b以及第二薄膜晶体管108的源极138b都是连接至数据线104。因此两薄膜晶体管106、108是共同的电连接至相同的扫描线102以及相同的数据线104。

特别是，第一薄膜晶体管106具有第一元件宽/长比，而第二薄膜晶体管108具有第二元件宽/长比。在一较佳实施例中，第一薄膜晶体管106的第一元件宽/长比大于第二薄膜晶体管108的第二元件宽/长比。较详细的说明是，第一薄膜晶体管106的元件长度是L1且元件宽度是W1，而第二薄膜晶体管108的元件长度是L2且元件宽度是W2，而第一元件宽/长比(W1/L1)会大于第二元见宽/长比(W2/L2)。

另外，在第一薄膜晶体管106以及第二薄膜晶体管108上还包括覆盖有保护层109。第一像素电极110以及第二像素电极112是形成在保护层109表面上。第一像素电极110会与第一薄膜晶体管106电连接，其例如是透过接触窗111而彼此电连接。第二像素电极112会与第二薄膜晶体管108电连接，其例如是透过接触窗113而彼此电连接。在一实施例中，第一像素电极110与第二像素电极112分别是位于数据线104的两侧，且两像素电极110、112彼此分离开来。第一像素电极110与第二像素电极112例如分别是透明电极。当然，本发明并不限定两像素电极110、112一定是透明电极，其亦可以是反射电极，或者是其中之一为透明电极而另一为反射电极。

依据本发明之一较佳实施例，此像素结构10还包括共用电极114，其设置于第一像素电极110以及第二像素电极112之底下，共用电极114会分别与第一像素电极110以及第二像素电极112产生电容耦合，以作为像素结构10的储存电容。

特别是，由于第一薄膜晶体管106以及第二薄膜晶体管108的元件宽/长比不相同，因此当扫描线102与数据线104驱动像素结构10时，输入第一像素电极110以及第二像素电极112的电压会不相同。因此，本发明因设计第一薄膜晶体管106以及第二薄膜晶体管108的元件宽/长比不相同，因而能够在以同一扫描线102以及数据线104驱动的情况下于单一像素结构10中产生两种像素电极电压。

而若是将此种像素结构应用在液晶显示面板中时，将可以使得位于第一像素电极110上方的液晶分子以及位于第二像素电极112上方的液晶分子有不同的排列方式。因此，本发明可以使得单一像素结构10中的液晶分子有两种不同的排列方式，如此可以解决液晶显示面板会有色偏的问题。

图3是依照本发明之另一较佳实施例的一种像素结构的俯视示意图。图3所示的像素结构是一种应用于广视角液晶显示面板的像素结构20，其与图1之像素结构10类似，不同之处在于其于第一像素电极110以及第二像素电极112内都还包括形成有配向狭缝图案116。而图3所示的配向狭缝图案116是一种多域水平配向式的配向图案设计，其例如是由多个平行于扫描线102的狭缝所构成。但，本发明并不限定配向狭缝图案116的布置方式与形状，其亦可以是多域垂直配向式的配向图案，或是其它种配向图案变化。

若是将本发明之像素结构20应用于液晶显示面板中，除了可以达到广视角的目的之外，还可以消除传统广视角液晶显示器存在高色偏的问题。另外，由于本发明是利用薄膜晶体管之元件宽/长比之不同，而使单一像素结构具有不同的像素电极电压，此种方式不会造成最终辉度不足以及对比较差之问题。此外，本发明在单一像素结构内仅使用数据线、扫描线以及电容电极，因此其驱动电路的设计与一般像素结构并无不同，因而不需要另外设计特殊的驱动电路。而且，因为单一像素结构内仅使用数据线、扫描线以及电容电极，因此不会使开口率明显降低。

以下将针对将上述之像素结构应用在液晶显示面板中作详细说明。

图4是依照本发明之一较佳实施例的一种液晶显示面板的剖面示意图。请参照图4，本实施例之液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板200、彩色滤光基板300以及位于薄膜晶体管阵列基板200与彩色滤光基板300之间的液晶层400。薄膜晶体管阵列基板200包括有多个像素结构，其可以是如图1或图3所示之像素结构10或20，在图4中是以图3之像素结构20为例来作说明。因此图4所示之结构为一种广视角液晶显示面板。而若薄膜晶体管阵列基板200之像素结构为如图1所示之像素结构10，也就是在液晶显示面板内不包括设置有配向凸起/狭缝图案，则此种液晶显示面板例如是扭转式液晶显示面板。

请参照图4，薄膜晶体管阵列基板200之像素结构包括第一与第二薄膜晶体管106、108以及第一与第二像素电极110、112，其中第一薄膜晶体管106包括栅极102、通道层132、源极136b以及漏极136a，而第二薄膜晶体管108包括栅极102、通道层134、源极138b以及漏极138a。第一像素电极110是透过接触窗111而与漏极136a电连接，而第二像素电极112是透过接触窗113而与漏极138电连接。此外，在第一与第二像素电极110、112中还包括形成有配向狭缝图案116。

另外，彩色滤光基板300包括基板150、设置于基板150上的黑矩阵152与彩色滤光层154以及电极层156。彩色滤光层154例如由红、绿、蓝色滤光图案所构成。黑矩阵152之材质例如是金属或黑树脂。而电极层156是覆盖在黑矩阵152以及彩色滤光层154表面上，其用以与薄膜晶体管阵列基板200上的像素电极110、112之间产生电场，以使液晶分子400产生扭转而达到显示之目的。在一实施例中，彩色滤光基板300上还包括配向凸起图案158，设置于电极层156上。特别是，配向凸起图案158的布置方式会与配向狭缝图案116作搭配，以达到多域配向的目的。例如，若配向狭缝图案116的布置方式是如图3所示，即配向狭缝图案116是由多个平行于扫描线102的狭缝所构成，则配向凸起图案158的布置方式则例如是对应数据线108与扫描线102的位置设置，以构成多域水平配向之结构。

当然，本发明并不限定配向凸起图案158与配向狭缝图案116的布置方式与形状，其也可以是多域垂直配向之结构，或是其它种变化。

除此之外，本发明亦不限定设置于薄膜晶体管阵列基板200上的配向图案是狭缝图案，其亦可以是配向凸起图案，如图5所示。图5所示的液晶显示面板与图4类似，不同之处在于设置于第一与第二像素电极110、112上的是配向凸起图案162。另外，在彩色滤光基板300之电极层156中形成有配向狭缝图案160。同样的，配向凸起图案162的布置方式会与配向狭缝图案160作搭配，以构成多域水平或垂直配向结构。

在上述实施例所描述的液晶显示面板中，无论是在扭转式液晶显示面板、多域水平配向是液晶显示面板或是多域垂直配向式液晶显示面板中，其薄膜晶体管阵列基板上的各像素结构包括有两个薄膜晶体管以及两个像素电极，且单一像素结构内的两个薄膜晶体管具有不同的元件宽/长比，而且两晶体管都是与同一数据线以及同一扫描线电连接。因此，当数据线与扫描线驱动此像素结构时，因为两薄膜晶体管具有不同的元件宽/长比，因此将使得此像素结构内的两像素电极具有不同的像素电极电压，因而能使液晶分子在单一像素结构中有两种不同的排列方式，进而可以改善色偏的问题。

此外，本发明在单一像素结构内仅使用数据线、扫描线以及电容电极，因此其驱动电路的设计与一般像素结构并无不同，因而不需要另外设计特殊的驱动电路。而且，因为单一像素结构内仅使用数据线、扫描线以及电容电极，因此不会使开口率明显降低。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种像素结构，其特征是包括：

扫描线以及数据线；

第一薄膜晶体管，其具有第一元件宽/长比；

第二薄膜晶体管，其具有第二元件宽/长比；

第一像素电极，其与该第一薄膜晶体管电连接；以及

第二像素电极，其与该第二薄膜晶体管电连接；

其中，该第一薄膜晶体管和该第二薄膜晶体管电连接至相同的扫描线与相同的数据线，且该第一薄膜晶体管之该第一元件宽/长比大于该第二薄膜晶体管之该第二元件宽/长比。

2.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该第一像素电极以及该第二像素电极中还包括有配向狭缝图案。

3.根据权利要求2所述之像素结构，其特征是该配向狭缝图案是多个平行于该扫描线的狭缝。

4.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是还包括配向凸起图案，设置于该第一像素电极以及该第二像素电极上。

5.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是还包括储存电容器，设置于该第一像素电极以及该第二像素电极的底下。

6.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该第一像素电极以及该第二像素电极是透明电极。

7.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该第一像素电极以及该第二像素电极是反射电极。

8.根据权利要求1所述之像素结构，其特征是该第一像素电极以及该第二像素电极其中之一是反射电极而另一是透明电极。

9.一种液晶显示面板，其特征是包括：

薄膜晶体管阵列基板，其具有多个像素结构，其中每一像素结构包括：

扫描线以及数据线；

第一薄膜晶体管，其具有第一元件宽/长比；

第二薄膜晶体管，其具有第二元件宽/长比，且该第一薄膜晶体管和该第二薄膜晶体管电连接至相同的扫描线与相同的数据线，该第一薄膜晶体管之该第一元件宽/长比大于该第二薄膜晶体管之该第二元件宽/长比；

第一像素电极，其与该第一薄膜晶体管电连接；

第二像素电极，其与该第二薄膜晶体管电连接；

彩色滤光基板，设置于该薄膜晶体管阵列基板的对向；以及

液晶层，设置于该薄膜晶体管阵列基板以及该彩色滤光基板之间。

10.根据权利要求9所述之液晶显示面板，其特征是每一像素结构的该第一像素电极以及该第二像素电极中还包括有配向狭缝图案。

11.根据权利要求10所述之液晶显示面板，其特征是该彩色滤光基板上还包括设置有配向凸起图案。

12.根据权利要求10所述之液晶显示面板，其特征是该配向狭缝图案是多个平行于该扫描线的狭缝。

13.根据权利要求9所述之液晶显示面板，其特征是该薄膜晶体管阵列基板上还包括设置有配向凸起图案，位于该第一像素电极以及该第二像素电极上。

14.根据权利要求13所述之液晶显示面板，其特征是该彩色滤光基板上还包括设置有配向狭缝图案。

15.根据权利要求9所述之液晶显示面板，其特征是每一像素结构还包括储存电容器，设置于该第一像素电极以及该第二像素电极的底下。

16.根据权利要求9所述之液晶显示面板，其特征是每一像素结构的该第一像素电极以及该第二像素电极是透明电极。

17.根据权利要求9所述之液晶显示面板，其特征是每一像素结构的该第一像素电极以及该第二像素电极是反射电极。

18.根据权利要求9所述之液晶显示面板，其特征是每一像素结构的该第一像素电极以及该第二像素电极其中之一是反射电极而另一是透明电极。

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