CN101276114A - 液晶显示面板及其像素结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶显示面板及其像素结构,该像素结构包括一基板,包括多个像素区域,各所述像素区域包括一亮区与一暗区,且各所述暗区包括一第一耦合电容区与一第二耦合电容区;多个开关元件,分别设置于各所述像素区域之内;多个像素电极图案,分别设置于各所述像素区域之内,且各所述像素电极图案包括一第一像素电极设于所述亮区之内,以及一第二像素电极设于所述暗区之内,其中各所述第一像素电极与各所述开关元件的一漏极电性连接;多个第一耦合电容,分别设置于各所述第一耦合电容区之内;以及多个第二耦合电容,分别设置于各所述第二耦合电容区之内,且各所述第一耦合电容与位于同一暗区内的各所述第二耦合电容以并联方式连接。
Description
技术领域
本发明关于一种液晶显示面板及其像素结构,尤指一种具有并联耦合电容设计而可改善色偏(color washout)问题并提高开口率的液晶显示面板及其像素结构。
背景技术
液晶显示器由于具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性,所以被广泛地应用在笔记本计算机(notebook)、个人计算机显示器与个人数字助理(personal digital assistant,PDA)等信息产品上,并已逐渐取代传统阴极射线管电视,成为家用电视商品的主流。
相较于传统阴极射线管显示器,液晶显示器具有视角不够宽广的限制,因此近年来液晶显示器的发展不断朝向广视角技术的方向发展,例如多区域垂直配向技术(MVA)的成熟,已使得液晶显示器的视角大幅提升。然而,仅管液晶显示器的视角问题已获得改善,却衍生出新的问题,亦即在大视角方向观看液晶显视器的画面时会有颜色偏白或伽玛曲线偏移的问题,一般称此现象为色偏。色偏现象为目前广视角液晶显示器发展上的一大限制,因此如何在不影响开口率的情况下改善色偏问题,为液晶显示器在发展上的重要课题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种液晶显示面板及其像素结构,以解决液晶显示器在大视角观看时的色偏问题,并增加开口率。
为达上述目的,本发明提供一种像素结构。上述像素结构包括:
一基板,包括多个像素区域,各该像素区域包括一亮区与一暗区,且各该暗区包括一第一耦合电容区与一第二耦合电容区;
多个开关元件,分别设置于各该像素区域之内;
多个像素电极图案,分别设置于各该像素区域之内,且各该像素电极图案包括一第一像素电极设于该亮区之内,以及一第二像素电极设于该暗区之内,其中各该第一像素电极与各该开关元件的一漏极电性连接;
多个第一耦合电容,分别设置于各该第一耦合电容区之内;以及
多个第二耦合电容,分别设置于各该第二耦合电容区之内,且各该第一耦合电容与位于同一暗区内的各该第二耦合电容以并联方式连接。
为达上述目的,本发明另提供一种像素结构。上述像素结构形成于一基板的一像素区域上,该像素区域包括一亮区与一暗区,且该亮区与该暗区中分别各包括一液晶配向区域,该像素结构包括:
一开关元件,设置于该像素区域之内;
一第一像素电极,设置于该亮区内,且电性连接至该开关元件;
一耦合电极,设置于该暗区内,电性连接至该开关元件,该耦合电极具有一第一耦合电极部与一第二耦合电极部,且该第二耦合电极部与该暗区的该液晶配向区域对应;
一第二像素电极,设置于该暗区内,该第二像素电极跟该第一耦合电极部与该第二耦合电极部分别耦合形成一第一耦合电容与一第二耦合电容。
为达上述目的,本发明又提供一种液晶显示面板。上述液晶显示面板具有多个像素区域,各该像素区域包括一亮区与一暗区,且该亮区与该暗区中各分别包括一液晶配向区域,该液晶显示面板包括:
一第一基板,具有多个像素结构,分别设置于对应的该像素区域,各该像素结构包括:
一开关元件,分别设置于该像素区域之内;
一第一像素电极,设置于该亮区内,且电性连接至该开关元件;
一耦合电极,设置于该暗区内,电性连接至该开关元件,该耦合电极具有一第一耦合电极部与一第二耦合电极部,且该第二耦合电极部是与该暗区的该液晶配向区域对应;
一第二像素电极,设置于该暗区内,该第二像素电极跟该第一耦合电极部与该第二耦合电极部分别耦合形成一第一耦合电容与一第二耦合电容;
一第二基板,与该第一基板对向配置,该第二基板的各该液晶配向区域上设置有一液晶配向结构;以及
一液晶层,设置于该第一基板与该第二基板之间。
本发明液晶显示面板的像素区域包括一亮区与一暗区,其中亮区的第一像素电极直接与漏极电性连接,而暗区的第二像素电极则利用耦合电容方式使得第二像素电极的电压会小于第一像素电极的电压,如此一来可以有效解决色偏的问题。另外由于第二耦合电容的位置对应位于液晶配向结构的下方,因此不会影响开口率。
附图说明
图1为本发明各穿透式液晶显示面板的实施例的电路示意图。
图2至图4为本发明一较佳实施例的液晶显示面板的示意图。
图5为本发明另一实施例液晶显示面板的像素结构的示意图。
图6为本发明又一实施例液晶显示面板的像素结构的示意图。
图7为本发明各半穿透半反射型液晶显示面板的实施例的电路示意图。
图8为本发明再一实施例液晶显示面板的像素结构的示意图。
附图标号:
10 像素区域 12 亮区
14 暗区 16 液晶配向区域
18 液晶配向区域 20 第一基板
21 接触洞 22G 栅极
22S 源极 22D 漏极
23 半导体层 24 栅极绝缘层
25、26 介电层 27 绝缘层
28 第一接触洞 29 垫层
30 第一耦合电容区 31 第四接触洞
32 第二耦合电容区 33A 第一耦合电极部
33B 第二耦合电极部 34A 第一像素电极
34B 第二像素电极 35 透明导电图案
36 第一层金属图案 37 反射电极
38 第一电容介电层 40 第二层金属图案
42 第二电容介电层 44 第二接触洞
46 第三接触洞 50 第二基板
52 黑色矩阵图案 54 彩色滤光层
56 共通电极 58 液晶配向结构
60 液晶层
具体实施方式
本发明的液晶显示面板的主要特征之一为各像素区域包括一亮区与一暗区,其中亮区的像素电极直接与开关元件的漏极电性连接,藉此与上基板的共通电极形成一较大电位差以驱动液晶分子,而暗区的像素电极则未与漏极电性连接,而是利用设置两个或以上的并联耦合电容与上基板的共通电极形成一较小电位差以驱动液晶分子。通过上述方式,像素区域可提供一亮区与一暗区,以解决大视角观看液晶显示器时的色偏问题。
参考图1。图1为本发明各穿透式液晶显示面板的实施例的电路示意图。如图1所示,液晶显示面板包括多条扫描线SL、多条数据线DL,以及多个像素区域Pix,其中各像素区域Pix中包括一开关元件,例如一薄膜晶体管TFT。像素区域Pix区分为一亮区B与一暗区D,其中亮区B具有一第一像素电极,而暗区D具有一第二像素电极,且第一像素电极与第二像素电极均设于下基板上。薄膜晶体管TFT的漏极直接与亮区B的第一像素电极电连接,因此在亮区B中第一像素电极与设于上基板的共通电极构成一第一液晶电容Clc1,且亮区B中另设置有至少一储存电容Cst。另一方面在暗区D中漏极并未直接与第二像素电极电连接,而是利用由漏极延伸出的导电图案与第二像素电极形成一第一耦合电容Cc1与一第二耦合电容Cc2,且第一耦合电容Cc1与第二耦合电容Cc2以并联方式连接,而并联的第一耦合电容Cc1与第二耦合电容Cc2再共同与上基板的共通电极构成一第二液晶电容Clc2。
请参考图2至图4。图2至图4为本发明一较佳实施例的液晶显示面板的示意图,其中本实施例以多区域垂直配向液晶显示面板为例说明本发明,但本发明的应用并不限于此而可为其它型式的液晶显示面板,另外图2为像素结构的上视图,图3为图2的像素结构沿剖面线AA’的剖面示意图,图4为图2的像素结构沿剖面线BB’的剖面示意图。如图2至图4所示,本实施例的液晶显示面板具有多个像素区域10(为方便说明起见,图中仅绘示出一个像素区域),其中各像素区域10包括一亮区12与一暗区14,且亮区12与暗区14中各分别包括一液晶配向区域16、18。液晶显示面板包括一第一基板20,第一基板20具有多个像素结构,分别与像素区域10对应,且各像素结构包括一扫描线SL、一数据线DL,以及一开关元件(例如薄膜晶体管),分别设置于各像素区域10之内,其中开关元件包括一栅极22G、一半导体层23、一源极22S与一漏极22D。半导体层23与栅极22G之间设置有一栅极绝缘层24、而栅极22G上方依序设置有二介电层25、26、至少一绝缘层(一般亦称为保护层)27以及一配向膜(图未示),其中介电层26亦作为第二电容介电层之用,此处将于下文中详述。另外,介电层25、26于对应源极22S的位置具有一接触洞21,藉此数据线DL可与开关元件22的源极22S直接电性连接。
液晶显示面板包括多个像素电极图案,分别设置于各像素区域10之内,且各像素电极图案为透明导电材质例如氧化铟锡,其包括一第一像素电极34A设于亮区12之内,以及一第二像素电极34B设于暗区14之内,其中亮区12的绝缘层27具有一第一接触洞28,介电层25、26具有一第四接触洞31与第一接触洞28对应,且开关元件22的漏极22D上设有一垫层(pad layer)29与漏极22D电性连接。第一接触洞28与第四接触洞31曝露出垫层29,藉此第一像素电极34A可填入第一接触洞28与第四接触洞31而与垫层29接触,藉此第一像素电极34A即可通过垫层29而与开关元件22的漏极22D电性连接,而暗区14的第二像素电极34B则未与第一像素电极34A电性连接。
暗区14内设置有一导电图案,作为耦合电极之用,其中在本实施例中,半导体层23由多晶硅材质构成,而耦合电极33与半导体层23为同层材料,但可通过例如离子布植使其具有导电特性,且耦合电极电性连接至开关元件22的漏极22D。另外,暗区14包括一第一耦合电容区30与一第二耦合电容区32,其中第一耦合电容区30内包括一第一耦合电容,而第二耦合电容区32内则包括一第二耦合电容。耦合电极具有一第一耦合电极部33A设置于第一耦合电容区30之内,与一第二耦合电极部33B则设置于第二耦合电容区32之内。此外,像素结构另包括多个第一层金属图案36(第一层金属图案36与扫描线SL、栅极22G、共通线CL与垫层29为同层金属),分别设置于各第一耦合电容区30之内、多个第一电容介电层38(第一电容介电层38与栅极绝缘层24为同一层材料),分别设置于各导电图案(亦即耦合电极)与各第一层金属图案36之间、多个第二层金属图案40(第二金属层图案40与数据线DL为同层金属)分别设置于各第一耦合电容区30之内与各第二耦合电容区32之内,以及多个第二电容介电层42(第二电容介电层42与栅极22G上方的介电层26为同层材料),分别设置于各第二像素电极34B与各第二层金属图案40之间。
于第一耦合电容区30中,介电层25具有一缺口,使得第二层金属图案40得以与第一层金属图案36电性连接,同时第二电容介电层42与绝缘层27具有一第二接触洞44,使得第二像素电极34B得以与第二层金属图案40电性连接。第二像素电极34B、第二层金属图案40与第一层金属图案36形成第一耦合电容的上电极,而第一耦合电极部33A则为第一耦合电容的下电极,并与设置于上电极与下电极之间的第一电容介电层38构成第一耦合电容。
另一方面于第二耦合电容区32中,第一电容介电层38与介电层25具有一缺口,使第二层金属图案40得以与第二耦合电极部33B电性连接,并构成第二耦合电容的下电极,而第二电容介电层42覆盖于第二层金属图案40的表面,且绝缘层27具有一第三接触洞46,使得第二像素电极34B可形成于第二电容介电层42的表面,并作为第二耦合电容的上电极,藉此构成第二耦合电容。
液晶显示面板另包括一第二基板50与第一基板20对向配置,以及一液晶层60设置于第一基板20与第二基板50之间。第二基板50面对第一基板20的表面包括多个黑色矩阵图案52,分别位于亮区12与暗区14之内,一彩色滤光层54、一共通电极56设于黑色矩阵图案52与彩色滤光层54的表面、一配向膜(图未示),以及多个液晶配向结构58,设置于配向膜的表面并分别与亮区12的液晶配向区域16以及暗区14的液晶配向区域18相对应。于本实施例中,液晶配向结构58使用配向突起物(protrusion)的作法,达到多区域配向的作用,但本发明的应用并不局限于此,而亦可使用其它型式的液晶配向结构,例如配向狭缝(slit)。
本发明的液晶显示面板的像素结构亦具有其它不同的实施样态,请继续参考下文的说明,其中为了便于比较各实施例的不同,在下述各实施例中相同的元件使用相同的标号标注,且不再多加赘述。
请参考图5。图5为本发明另一实施例液晶显示面板的像素结构的示意图。如图5所示,与图2的实施例不同之处在于在本实施例中,耦合电极的尺寸较小,因此仅于第一耦合电容区30之内设置有第一耦合电极部33A,而未于第二耦合电容区32之内设置有第二耦合电极部33B。在各第二耦合电容区32之内,另设置一透明导电图案35取代第二耦合电极部33B,且透明导电图案35与第一耦合电极部33A电性连接。在此状况下,于第二耦合电容区32中,第二像素电极34B仍构成第二耦合电容的一上电极,而第二层金属图案40则与透明导电图案35电性相连,并构成第二耦合电容的一下电极。本实施例利用透明导电图案35取代第二耦合电极部33B的作法的优点在于在未与第二层金属图案40重叠的部分仍可保持透光的状态,因此可进一步提升像素结构的开口率。
请参考图6。图6为本发明又一实施例液晶显示面板的像素结构的示意图。如图6所示,本实施例的耦合电容的设计与图2的实施例相同,而与图2的实施例不同之处在于在本实施例的液晶显示面板为一半穿透半反射(transflective)型液晶显示面板,因此在各像素区域10的部分绝缘层27的表面另设置有一反射电极37,其中反射电极37由高反射率材质,例如铝所构成,且其表面可具有微立体图案以增加散射效果。由于像素区域10中有部分区域为不透光区域,例如储存电容区或耦合电容区,因此本发明将反射电极37设置于不透光区域之内,但可使用环境光源可进一步增加光利用率,提升液晶显示面板的亮度表现。值得说明的是在本实施例中,反射电极37与第二像素电极34B电性连接,而为暗区12的一部分。
请参考图7。图7为本发明各半穿透半反射型液晶显示面板的实施例的电路示意图。如图7所示,液晶显示面板包括多条扫描线SL、多条数据线DL,以及多个像素区域Pix,其中各像素区域Pix中包括一开关元件,例如一薄膜晶体管TFT。像素区域Pix区分为一亮区B与一暗区D,其中亮区B具有一第一像素电极,而暗区D具有一第二像素电极。薄膜晶体管TFT的漏极直接与亮区B的第一像素电极电连接,因此在亮区B中第一像素电极与上基板的共通电极构成一第一液晶电容Clc1,且亮区B中另设置有至少一储存电容Cst。另一方面在暗区D中漏极并未直接与第二像素电极电连接,而是利用由漏极延伸出的导电图案与第二像素电极形成一第一耦合电容Cc1与一第二耦合电容Cc2,且第一耦合电容Cc1与第二耦合电容Cc2以并联方式连接,而并联的第一耦合电容Cc1与第二耦合电容Cc2再共同与上基板的共通电极构成一第二液晶电容Clc2。相较于穿透式液晶显示面板的电路,由于半穿透半反射型液晶显示面板的各像素区域Pix中另设置有一反射电极,电性连接于暗区D的第二像素电极,因此反射电极与上基板的共通电极亦会构成—反射液晶电容ClcR.
请参考图8。图8为本发明再一实施例液晶显示面板的像素结构的示意图。如图8所示,本实施例的液晶显示面板亦为一半穿透半反射型液晶显示面板,与图6的实施例相同,而两者不同处在于本实施例的耦合电容的设计与图4的实施例相同,亦即在第二耦合电容区32中设置有透明导电图案35。
由上述可知,本发明的主要特点之一在于像素区域区分有亮区与暗区,其中亮区的第一像素电极直接与漏极电性连接,而暗区的第二像素电极则利用耦合电容方式使得第二像素电极的电压会小于第一像素电极的电压,如此一来可以有效解决色偏的问题。第二像素电极的电压可利用耦合电容的大小来控制,一般而言在第二像素电极的电压大约为第一像素电极的电压的0.7倍的状况下,会具有较佳的改善色偏效果。对于单一像素区域而言,亮区与暗区的面积比例约在35∶65的状况下,亦会有较佳的改善色偏效果,但实际的比例仍可依其它考虑加以变更。另外由于本发明的耦合电容包括以并联方式连接的第一耦合电容与第二耦合电容,其中由于第二耦合电容的位置位于黑色矩阵图案与液晶配向结构的下方,因此不会影响开口率。在此状况下可减小第一耦合电容的面积,以增加开口率,而不足的电容则可由第二耦合电容提供,而获致相同的电容值。值得说明的是本发明耦合电容并不限于并联两个耦合电容,而可视像素结构的设计与电容值的需求增加并联耦合电容的数目,且耦合电容的尺寸与形状等亦可加以变更。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (18)
1.一种像素结构,其特征在于,所述像素结构包括:
一基板,包括多个像素区域,各所述像素区域包括一亮区与一暗区,且各所述暗区包括一第一耦合电容区与一第二耦合电容区;
多个开关元件,分别设置于各所述像素区域之内;
多个像素电极图案,分别设置于各所述像素区域之内,且各所述像素电极图案包括一第一像素电极设于所述亮区之内,以及一第二像素电极设于所述暗区之内,其中各所述第一像素电极与各所述开关元件的一漏极电性连接;
多个第一耦合电容,分别设置于各所述第一耦合电容区之内;以及
多个第二耦合电容,分别设置于各所述第二耦合电容区之内,且各所述第一耦合电容与位于同一暗区内的各所述第二耦合电容以并联方式连接。
2.如权利要求1所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构另包括多个导电图案,分别与各所述开关元件的所述漏极电性连接、多个第一层金属图案,分别设置于各所述第一耦合电容区之内,以及多个第二层金属图案,分别设置于各所述第一耦合电容区之内与各所述第二耦合电容区之内。
3.如权利要求2所述的像素结构,其特征在于,于各所述第一耦合电容区中,各所述第二像素电极、各所述第二层金属图案与各所述第一层金属图案为电性相连,并构成各所述第一耦合电容的一上电极,而各所述导电图案构成各所述第一耦合电容的一下电极。
4.如权利要求3所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构另包括多个第一电容介电层,分别设置于各所述导电图案与各所述第一层金属图案之间。
5.如权利要求2所述的像素结构,其特征在于,于各所述第二耦合电容区中,各所述第二像素电极构成各所述第二耦合电容的一上电极,而各所述第二层金属图案与各所述导电图案电性相连,并构成各所述第二耦合电容的一下电极。
6.如权利要求5所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构另包括多个第二电容介电层,分别设置于各所述第二像素电极与各所述第二层金属图案之间。
7.如权利要求2所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构另包括多个透明导电图案,分别设置于各所述第二耦合电容区之内,且各所述透明导电图案与各所述导电图案电性连接。
8.如权利要求7所述的像素结构,其特征在于,于各所述第二耦合电容区中,各所述第二像素电极构成各所述第二耦合电容的一上电极,而各所述第二层金属图案与各所述透明导电图案电性相连,并构成各所述第二耦合电容的一下电极。
9.如权利要求6所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构另包括一绝缘层设置于所述这些像素电极与所述这些第二电容介电层之间。
10.如权利要求9所述的像素结构,其特征在于,所述绝缘层与各所述第二电容介电层于各所述第一耦合电容区中分别具有至少一通孔,且各所述第二像素电极通过各所述通孔与各所述第二层金属图案电性连接。
11.如权利要求9所述的像素结构,其特征在于,所述绝缘层于各所述第二耦合电容区中具有至少一通孔,藉此使各所述第二像素电极于各所述第二耦合电容区中形成于各所述第二电容介电层的表面。
12.如权利要求2所述的像素结构,其特征在于,所述像素结构另包括多个反射电极,分别与各所述像素电极图案电性连接。
13.如权利要求2所述的像素结构,其特征在于,各所述开关元件包括一栅极,且所述这些栅极与所述这些第一层金属图案为同一层金属。
14.如权利要求1所述的像素结构,其特征在于,各所述这些第一像素电极未与所述这些第二像素电极电性连接。
15.一种像素结构,形成于一基板的一像素区域上,其特征在于,所述像素区域包括一亮区与一暗区,且所述亮区与所述暗区中分别各包括一液晶配向区域,所述像素结构包括:
一开关元件,设置于所述像素区域之内;
一第一像素电极,设置于所述亮区内,且电性连接至所述开关元件;
一耦合电极,设置于所述暗区内,电性连接至所述开关元件,所述耦合电极具有一第一耦合电极部与一第二耦合电极部,且所述第二耦合电极部与所述暗区的所述液晶配向区域对应;
一第二像素电极,设置于所述暗区内,所述第二像素电极跟所述第一耦合电极部与所述第二耦合电极部分别耦合形成一第一耦合电容与一第二耦合电容。
16.如权利要求15所述的像素结构,其特征在于,所述第一耦合电容与所述第二耦合电容以并联方式连接。
17.一种液晶显示面板,所述液晶显示面板具有多个像素区域,其特征在于,各所述像素区域包括一亮区与一暗区,且所述亮区与所述暗区中各分别包括一液晶配向区域,所述液晶显示面板包括:
一第一基板,具有多个像素结构,分别设置于对应的所述像素区域,各所述像素结构包括:
一开关元件,分别设置于所述像素区域之内;
一第一像素电极,设置于所述亮区内,且电性连接至所述开关元件;
一耦合电极,设置于所述暗区内,电性连接至所述开关元件,所述耦合电极具有一第一耦合电极部与一第二耦合电极部,且所述第二耦合电极部与所述暗区的所述液晶配向区域对应;
一第二像素电极,设置于所述暗区内,所述第二像素电极跟所述第一耦合电极部与所述第二耦合电极部分别耦合形成一第一耦合电容与一第二耦合电容;
一第二基板,与所述第一基板对向配置,所述第二基板的各所述液晶配向区域上设置有一液晶配向结构;以及
一液晶层,设置于所述第一基板与所述第二基板之间。
18.如权利要求17所述的液晶显示面板,其特征在于,于各所述像素区域中,所述第一耦合电容与所述第二耦合电容以并联方式连接。
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