TWI409560B

TWI409560B - 畫素結構以及畫素陣列

Info

Publication number: TWI409560B
Application number: TW099129266A
Authority: TW
Inventors: Yen Chi Liu; Yao Li Cheng
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2013-09-21
Also published as: US8274618B2; TW201209495A; US20120050656A1

Description

畫素結構以及畫素陣列

本發明是有關於一種畫素結構及畫素陣列，且特別是有關於一種高顯示開口率的畫素結構與畫素陣列。

現今社會多媒體技術相當發達，多半受惠於半導體元件與顯示裝置的進步。就顯示器而言，具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性之液晶顯示器已逐漸成為市場之主流。

一般而言，液晶顯示器主要是由一主動元件陣列基板、一對向基板以及一夾於兩者之間的液晶層所構成。為了克服大尺寸顯示下的視角問題，液晶顯示面板的廣視角技術也必須不停地進步與突破。其中，聚合物穩定垂直配向(polymer stabilized vertical alignment,PSVA)液晶顯示面板已廣泛地應用於各種電子產品中。

目前，聚合物穩定垂直配向液晶顯示面板中的畫素結構設計是使資料線與畫素電極交替配置。也就是說，每一條資料線的兩側配置有不同的畫素電極。在這樣的佈局之下，資料線與畫素電極之間必須維持一定的距離以避免配向不均或串音現象所造成的顯示暗紋。換言之，相鄰畫素電極之間的距離至少須超過資料線的線寬。所以，整個面板的顯示開口率將因此受限。

本發明提供一種畫素結構，其畫素電極覆蓋住對應的資料線而具有高顯示開口率。

本發明提供一種畫素陣列，相鄰兩畫素電極的距離短而有助於提供更高的顯示開口率。

本發明提出一種畫素結構，包括一掃描線、一電容電極、一資料線、一主動元件以及一畫素電極。電容電極電性獨立於掃描線，且電容電極包括一第一部分以及至少一第二部分。第一部分與第二部分沿不同方向延伸且第一部分實質上與掃描線的延伸方向相同。資料線與掃描線交錯而電性獨立於掃描線，且資料線重疊於電容電極的第二部分。主動元件電性連接掃描線以及資料線。畫素電極電性連接主動元件並覆蓋住資料線以及電容電極。

在本發明之一實施例中，上述之電容電極的第一部分與第二部分彼此連接，且第一部分與第二部分將畫素電極劃分為四個配向區域。另外，第一部分與第二部分例如連接成十字型。在一實施例中，四個配向區域的面積大致相等。

在本發明之一實施例中，上述之畫素電極更覆蓋住掃描線。至少一第二部分的數量為二時，其中一個第二部分與第一部分連接在一起，而掃描線與兩個第二部分將畫素電極劃分為四個配向區域。在一實施方式中，四個配向區域的面積大致相等。

在本發明之一實施例中，上述之畫素電極具有多個配向狹縫。

在本發明之一實施例中，上述之資料線實質上位於畫素電極的一中心線上。

在本發明之一實施例中，上述之第二部分的線寬實質上大於資料線的線寬。

本發明另一種畫素陣列，包括多個如上所述之畫素結構，其中在掃描線的延伸方向上，相鄰的畫素電極之間相隔一距離。

在本發明之一實施例中，上述之距離不大於資料線的線寬。

基於上述，本發明將畫素結構中的資料線與電容電極重疊並配置於畫素電極所覆蓋的區域中心。在描掃線延伸方向上，畫素電極之間不需預留資料線的配置空間。如此一來，相鄰畫素電極間的距離可縮減而有助於增加畫素電極的配置面積。藉以使得，上述畫素結構所構成的畫素陣列具有高顯示開口率。除此之外，本發明之高開口設計不僅可增加開口率，還可以讓畫素電極邊緣之液晶分子呈現穩定的排列，故可改善暗紋產生且可提升光透過率。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示為本發明之一實施例的畫素結構所構成的畫素陣列，其中有兩個畫素結構被繪示出來。請參照圖1，畫素陣列1000包括有陣列排列的多個畫素結構100。在本實施例中，雖僅以平行排列的兩個畫素結構100來表示畫素陣列1000，不過本發明不限於此。在其他的實施例中，畫素陣列1000中兩相鄰畫素結構100可以採用交錯(staggered)或三角形(delta)的方式排列。也就是說，兩相鄰畫素結構100可以對齊同一直線也可以依照階梯的形式排列。

具體而言，各畫素結構100包括一掃描線110、一電容電極120、一資料線130、一主動元件140以及一畫素電極150。電容電極120電性獨立於掃描線110，且電容電極120包括一第一部分122以及一第二部分124。第一部分122與第二部分124沿不同方向延伸且第一部分122實質上與掃描線110的延伸方向相同。資料線130與掃描線110交錯並電性獨立於掃描線110，且資料線130重疊於電容電極120的第二部分124。主動元件140電性連接掃描線110以及資料線130。畫素電極150電性連接主動元件140並覆蓋住資料線130以及電容電極120。

在本實施例中，電容電極120的第一部分122與第二部分124彼此連接，且第一部分122與第二部分124將畫素電極150劃分為四個配向區域P。由圖1可知，延伸方向不同的第一部分122與第二部分124例如連接成十字型。另外，畫素電極150具有多個配向狹縫152。在同一個配向區域P中，配向狹縫152的延伸方向實質上彼此平行且相鄰配向區域P中的配向狹縫152沿不同的方向延伸。如此一來，畫素結構100可具有配向方向不同的四個配向區域P。

具體而言，畫素陣列1000例如可應用於聚合物穩定配向液晶顯示面板中。也就是說，配向狹縫152的設置可提供配向作用使液晶顯示面板具有廣視角的顯示效果。在一實施例中，四個配向區域P的面積可以大致相等以使不同視角上都呈現接近的顯示效果。也就是說，在本實施例中，資料線130實質上可以位於畫素電極150的一中心線上。此時，電容電極120的第二部分124也是位於畫素電極150的中心線上，並且第一部分122與第二部分124的交叉位置例如位於畫素電極150所在面積的中心。

不過，本發明不限定四個配向區域P的面積須為相等。在一實施例中，資料線130也可以不在畫素電極150的中心線上。當然，電容電極120中第一部分122與第二部分124之交叉位置也可以不位於畫素電極150的中心。亦即，資料線130與電容電極120的配置位置可以隨不同的需求而適度調整以獲得所需的配向區域P分布。

另外，在本實施例中，第二部分124的線寬W1實質上大於資料線130的線寬W2。如此一來，電容電極120的第二部分124對於資料線130耦合作用有助於緩和資料線130上所傳輸之電子訊號對畫素電極150電壓的影響。也就是說，第二部分124的線寬W1適度地增加可以減弱資料線130所造成的串音現象。

一般而言，掃描線110、電容電極120與資料線130都是畫素結構100中不透光的構件。因此，本實施例使資料線130與電容電極120的第二部分124重疊可以縮減這些不透光構件的配置面積。因此，畫素結構100可以具有理想(較高)的顯示開口率。另外，本實施例的畫素電極150覆蓋住資料線130並且畫素電極150在資料線130的寬度方向上橫跨資料線130的兩側。如此一來，兩相鄰畫素電極150之間不需預留資料線130的配置空間而更有助於提高整體畫素陣列1000的顯示開口率。具體來說，兩相鄰畫素電極150之間的距離d不大於資料線130的線寬W2。

更具體而言，圖2繪示為圖1的畫素結構沿線I-I’的剖面示意圖。請同時參照圖1與圖2，畫素結構100實質上配置於一基板10上。此外，畫素結構100還包括有絕緣層20以及絕緣層30，其配置於其他構件之間。

詳言之，主動元件140例如包括有閘極G、通道層C、源極S以及汲極D。在本實施例中，掃描線110、閘極G以及電容電極120例如可以由同一導電材料層製作而成。所以，電容電極12d的第二部分124與閘極G在圖2的剖面中實質上是基板10上的同一層構件。絕緣層20則覆蓋於閘極G以及第二部分124上。值得一提的是，在未繪示的剖面部分中絕緣層20也會覆蓋住掃描線110與第一部分122。

此外，通道層C配置於絕緣層20上並位在閘極G上方。本實施例的閘極G是由掃描線110所延伸出來的構件。不過，其他實施例也可以將通道層C直接配置於掃描線110上方以使掃描線110的一部分作為閘極G之用。

源極S以及汲極D皆位於通道層C上方，而源極S以及汲極D的配置位置位在閘極G的相對兩側。源極S實質上連接於資料線130而資料線130配置於絕緣層20上。換言之，資料線130、源極S以及汲極D實質上由同一層導電材料層製作而成。此外，絕緣層30配置於資料線130、源極S以及汲極D上，且絕緣層30具有接觸開口32。畫素電極配置於絕緣層30上並藉由接觸開口32電性連接至汲極D。

本實施例是以底閘型的非晶矽薄膜電晶體來作為主動元件140的一種實施方式。不過，主動元件140也可以是頂閘型的設計或是多晶矽薄膜電晶體或是有機薄膜電晶體等常見於此領域中的主動元件。

值得一提的是，由圖1與圖2可知，本實施例的資料線130被畫素電極150所遮蔽，且資料線130夾設於畫素電極150與電容電極120的第二部分124之間。藉著這樣的設計可以將不透光的構件重疊配置以提高畫素結構100與畫素陣列1000的顯示開口率。尤其是，在掃描線110的延伸方向上，相鄰兩畫素電極150的距離d可不大於資料線130的線寬W2。

此外，本實施例中所繪示的絕緣層20與絕緣層30可隨不同的需求採用不同的絕緣材料加以製作。並且，絕緣層20與絕緣層30的厚度可以適度地增加以緩和不同構件之間的耦合作用。舉例而言，絕緣層30可以是有機絕緣層或是平坦層，其厚度的增加可以更進一步削減資料線130與畫素電極150之間的串音現象。如此一來，畫素電極150的電壓不容易受到資料線130上的訊號所影響。因此，畫素結構100可以具有理想的顯示品質又兼具有高顯示開口率。

值得一提的是，所屬技術領域中具有通常知識者皆瞭解，畫素結構的設計並不限定於上述說明。圖3繪示為本發明之另一實施例的畫素陣列的示意圖。請參照圖3，畫素陣列2000包括多個畫素結構200，其中畫素結構200以陣列方式排列。在本實施例中，陣列排列方式可以是行列矩陣式排列，也可以是三角形排列。

各畫素結構200包括一掃描線210、一電容電極220、一資料線230、一主動元件240以及一畫素電極250。電容電極220電性獨立於掃描線210，且電容電極220包括一第一部分222以及二第二部分224。第一部分222與第二部分224沿不同方向延伸且第一部分222實質上與掃描線210的延伸方向相同。資料線230與掃描線210交錯而電性獨立於掃描線210，且資料線230重疊於電容電極220的第二部分224。主動元件240電性連接掃描線210以及資料線230。畫素電極250電性連接主動元件240並覆蓋住資料線230以及電容電極220。

本實施例與前述實施例的差異在於，本實施例的電容電極220包括有兩個彼此分離的第二部分224且本實施例的掃描線210被畫素電極250所覆蓋。具體來說，其中一個第二部分224與第一部分222連接在一起並位於掃描線210的一側，另一個第二部份224則位於掃描線210的另一側。此外，掃描線210與兩個第二部分224將畫素電極250劃分為四個配向區域P，也可說是掃描線210與資料線230將畫素電極250劃分為四個配向區域P。在本實施例中，為了使圖式清晰，圖3中並未繪示出配向狹縫，不過畫素電極250實質上也具有位於這些配向區域P中的配向狹縫(其可參考圖1所繪示的配向狹縫152)。如此一來，畫素陣列2000應用於穩定聚合物配向液晶顯示面板時可以提供配向方向不同的多個配向區域P以實現廣視角的顯示功能。

在一實施方式中，四個配向區域P的面積大致相等。所以，掃描線210與資料線230的交叉位置可以位於畫素電極250的中心。當然，隨不同的設計需求，掃描線210與資料線230的交叉位置也可以不位於畫素電極250的中心，而使四個配向區域P的面積有所不同。

值得一提的是，在本實施例中，第二部分224的線寬W1大於資料線230的線寬W2。所以，資料線230上的訊號會受到第二部分224的耦合作用而不容易影響到畫素電極250的電壓。因此，畫素電極230的電壓不易因串音作用而浮動。換言之，畫素結構200可具有穩定的顯示品質。

本實施例的設計使用遮光的構件，即資料線230與第二部分224，重疊以縮減遮光面積。所以，畫素結構200可以具有理想的顯示開口率。另外，在掃描線210的延伸方向上，兩相鄰畫素電極250之間的距離d可以不大於資料線230的線寬W2。因而，畫素陣列2000中可配置畫素電極250的面積較大而達到高顯示開口率。

更進一步來說，本實施例的掃描線210與第一部分222都被畫素電極250覆蓋。因此，在資料線230的延伸方向上，相鄰兩畫素電極250間的距離g可以不大於掃描線210的線寬W3。如此一來，畫素陣列2000中，畫素電極250所配置的面積較大而可具有高顯示開口率。

圖4繪示為圖3之畫素結構沿剖線II-II’的剖面示意圖。請同時參照圖3與圖4，畫素結構200係配置於基板40上，並且畫素結構200還包括有絕緣層50以及絕緣層60。基板40用以提供承載構件的功能，而絕緣層50與絕緣層60用以提供分隔構件的功能。如此一來，掃描線210、資料線230、電容電極220不會短路在一起。具體而言，基板40、絕緣層50與絕緣層60的配置方式可以參照上述實施例之說明。尤其是，絕緣層50與絕緣層60的厚度可選擇性地增加以降低構件之間的串音現象。

值得一提的是，本實施例的掃描線210配置於畫素電極250所在的面積中，所以畫素電極250覆蓋住掃描線210。並且，資料線230與第二部分224都被畫素電極250覆蓋住。所以，相鄰畫素電極250之間不需預留有掃描線210或資料線230的配置空間而有助於增加畫素電極250的配置面積。另外，資料線230與第二部分224重疊，所以遮光構件的面積大幅地縮小而使畫素結構200具有相當不錯的顯示開口率。

綜上所述，本發明將畫素結構中遮光的構件重疊配置而有助於提高顯示開口率。詳言之，畫素結構中的資料線與電容電極的一部分重疊以使畫素電極配置面積增加。並且，在掃描線延伸方向上，相鄰畫素電極的距離可不大於資料線的線寬。如此一來，畫素陣列可以具有高顯示開口率。另外，本發明可讓電容電極重疊於資料線的部分寬於資料線，以緩和資料線對畫素電極所造成的串音現象。換言之，本發明的畫素結構及畫素陣列非但可具有高顯示開口率更可以具有理想的顯示品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、40‧‧‧基板

20、30、50、60‧‧‧絕緣層

32‧‧‧接觸開口

100、200‧‧‧畫素結構

110、210‧‧‧掃描線

120、220‧‧‧電容電極

122、222‧‧‧第一部份

124、224‧‧‧第二部份

130、230‧‧‧資料線

140、240‧‧‧主動元件

150、250‧‧‧畫素電極

152‧‧‧配向狹縫

1000、2000‧‧‧畫素陣列

C‧‧‧通道層

d、g‧‧‧距離

D‧‧‧汲極

G‧‧‧閘極

I-I’、II-II’‧‧‧剖線

P‧‧‧配向區域

S‧‧‧源極

W1、W2、W3‧‧‧線寬

圖1繪示為本發明之一實施例的畫素結構所構成的畫素陣列，其中有兩個畫素結構被繪示出來。

圖2繪示為圖1的畫素結構沿線I-I’的剖面示意圖。

圖3繪示為本發明之另一實施例的畫素陣列的示意圖。

圖4繪示為圖3之畫素結構沿剖線II-II’的剖面示意圖。

100．．．畫素結構

110．．．掃描線

120．．．電容電極

122．．．第一部份

124．．．第二部份

130．．．資料線

140．．．主動元件

150．．．畫素電極

152．．．配向狹縫

1000．．．畫素陣列

C．．．通道層

d．．．距離

D．．．汲極

G．．．閘極

I-I’．．．剖線

P．．．配向區域

S．．．源極

W1、W2．．．線寬

Claims

一種畫素結構，包括：一掃描線；一電容電極，電性獨立於該掃描線，該電容電極包括一第一部分以及至少一第二部分，該第一部分與該第二部分沿不同方向延伸且該第一部分實質上與該掃描線的延伸方向相同；一資料線，與該掃描線交錯而電性獨立於該掃描線，且該資料線重疊於該電容電極的該第二部分；一主動元件，電性連接該掃描線以及該資料線；以及一畫素電極，電性連接該主動元件並覆蓋住該資料線以及該電容電極，且該資料線位於該畫素電極與該電容電極的該第二部分之間。
如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該電容電極的該第一部分與該第二部分彼此連接，且該第一部分與該第二部分將該畫素電極劃分為四個配向區域。
如申請專利範圍第2項所述之畫素結構，其中該第一部分與該第二部分連接成十字型。
如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該畫素電極更覆蓋住該掃描線。
如申請專利範圍第4項所述之畫素結構，其中該至少一第二部分的數量為二，且其中一該第二部分與該第一部分連接在一起，而該掃描線與該些第二部分將該畫素電極劃分為四個配向區域。
如申請專利範圍第2或5項所述之畫素結構，其中該四個配向區域的面積大致相等。
如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該畫素電極具有多個配向狹縫。
如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該資料線實質上位於該畫素電極的一中心線上。
如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第二部分的線寬實質上大於該資料線的線寬。
一種畫素陣列，包括：多個畫素結構，各該畫素結構包括：一掃描線；一電容電極，電性獨立於該掃描線，該電容電極包括一第一部分以及至少一第二部分，該第一部分與該第二部分沿不同方向延伸且該第一部分實質上與該掃描線的延伸方向相同；一資料線，與該掃描線交錯而電性獨立於該掃描線，且該資料線重疊於該電容電極的該第二部分；一主動元件，電性連接該掃描線以及該資料線；以及一畫素電極，電性連接該主動元件並覆蓋住該資料線以及該電容電極，且該資料線位於該畫素電極與該電容電極的該第二部分之間，其中在該些掃描線的延伸方向上，相鄰的畫素電極之間相隔一距離。
如申請專利範圍第10項所述之畫素陣列，其中該距離不大於該些資料線的線寬。
如申請專利範圍第10項所述之畫素陣列，其中該電容電極的該第一部分與該第二部分彼此連接，且該第一部分與該第二部分將該畫素電極劃分為四個配向區域。
如申請專利範圍第12項所述之畫素陣列，其中該第一部分與該第二部分連接成十字型。
如申請專利範圍第10項所述之畫素陣列，其中該畫素電極更覆蓋住該掃描線。
如申請專利範圍第14項所述之畫素陣列，其中該至少一第二部分的數量為二，且其中一該第二部分與該第一部分連接在一起，而該掃描線與該些第二部分將該畫素電極劃分為四個配向區域。
如申請專利範圍第12或15項所述之畫素陣列，其中該四個配向區域的面積大致相等。