CN100523926C - 像素结构及应用此像素结构的液晶显示面板 - Google Patents

Abstract

一种像素结构，其包括一基板、一扫描配线、一数据配线、一共用配线、一主动元件、一像素电极、一保护层以及一转态辅助电极。扫描配线与数据配线交叉配置于基板上，以于基板上定义出一像素区域；共用配线配置于基板上，且实质上平行于扫描配线；主动元件是配置于像素区域内，且与扫描配线与数据配线电性连接；像素电极配置于像素区域内，且与主动元件电性连接；保护层配置于像素电极与数据配线之间；转态辅助电极配置于像素电极的周围，且像素电极与转态辅助电极为同一膜层；此外，转态辅助电极透过保护层的一接触窗与共用配线电性连接。

Description

像素结构及应用此像素结构的液晶显示面板

技术领域

本发明是有关于一种像素结构与显示面板，且特别是有关于一种适用于光学补偿双折射型液晶显示器(optically compensated birefringence liquid crystaldisplay，OCB LCD)的像素结构与液晶显示面板。

背景技术

由于显示器的需求与日递增，因此业界全力投入相关显示器的发展。其中，又以阴极射线管(cathode ray tube，CRT)因具有优异的显示品质与技术成熟性，因此长年独占显示器市场。然而，近来由于绿色环保概念的兴起，基于阴极射线管的能源消耗较大与产生辐射量较大的特性，加上其产品扁平化空间有限，故阴极射线管无法满足市场对于轻、薄、短、小、美以及低消耗功率的市场趋势。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。

液晶显示器根据所使用的液晶种类、驱动方式与光源配置位置等的不同而区分成许多种类。其中，光学补偿双折射型液晶显示器(optically compensatedbirefringence liquid crystal display，OCB LCD)具有极快的应答(response)速度，可提供电脑于播放动画或电影等快速变化的连续画面时，更加流畅的画面表现，非常适合于高阶液晶显示器的应用。但是光学补偿双折射型液晶显示器必须先让液晶分子经由展延态(splay state)变转为弯曲态(bend state)后，才能进入正常显示状态，提供快速应答的工作表现。

图1A绘示液晶显示面板中液晶分子处于展延态的示意图。图1B绘示液晶显示面板中液晶分子处于为弯曲态的示意图。请同时参照图1A与图1B，在光学补偿双折射型液晶显示面板10中，液晶层11是配置于上基板12与下基板13之间。其中，上基板12与下基板13分别具有配向方向(rubbing di rection)相同的配向膜(alignment layer)(未绘示)。当液晶层11中的液晶分子未受到外加电场作用时，是以展延态方式排列。而当光学补偿双折射型液晶显示器欲进入待机状态时，必须施加垂直上基板12的电场于液晶分子上，以使液晶分子变转为弯曲态。已知的光学补偿双折射型液晶显示器中，全面板像素若要正常驱动，需要数分钟的时间来进行这个转换过程，即在进入待机状态前，需要长时间的转态时间。但是，这对于液晶显示器所应具备的随开即用的特性十分不利。因此，要让光学补偿双折射型液晶显示器更容易为消费者所接受，快速转换(fast transition)是必须的。

为了光学补偿双折射型液晶显示面板中的液晶分子较快地从展延态转换到弯曲态，一种已知技术利用增大电压的方式产生较强的电场，使液晶分子从展延态快速转换至弯曲态。然而，能承受高电压的适当驱动晶片较难寻找到，使相关的研发与量产不易进行，故需搭配能产生转态起始点的技术，降低转态电压与转态时间，同时确保液晶显示面板中全面板的转态完全。习知技术中的另一种常见方法是在液晶层中加入聚合物(polymer)，当液晶分子处于弯曲态时，将紫外光照射于聚合物上以使其形成高分子墙，如此则可保持液晶分子排列成弯曲态。此种方式虽然简单，但却会造成光学补偿双折射型液晶显示面板的漏光现象。

在美国专利第6661491号、第6600540号以及第6603525号所揭示的液晶显示器中，是在像素电极中挖洞，利用像素电极与上下方的储存电容以及相对电极(counter electrode)之间的电位差与横向电场，以帮助液晶分子的转态。在上述三篇专利所揭示的液晶显示器中虽可藉由横向电场来产生转态起始点，然而，在液晶显示器的像素电极中挖洞(slit)的方式将会有牺牲开口率以及降低面板亮度等缺点。

此外，在美国专利第6597424号所揭示的光学补偿双折射型液晶显示器中，是在像素电极的四周设计数个凸出部或是凹陷部，再搭配上像素电极与栅极、像素电极与数据配线之间不同的电位差，以产生可帮助液晶分子转态的转态起始点，进而加速液晶分子由展延态至弯曲态的转态过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种像素结构，此像素结构是在形成像素电极时同时形成一邻近于像素电极的转态辅助电极，此转态辅助电极与像素电极之间具有一电位差。藉由像素电极与转态辅助电极之间所产生的横向电场，以有助于液晶分子的转态，且可避免已知技术于像素电极中挖洞而造成储存电容值降低的问题。

本发明的另一目的是提供一种液晶显示面板，此液晶显示面板具有较快的应答时间。

为达上述或是其他目的，本发明提出一种像素结构，其包括一基板、一扫描配线、一数据配线、一共同配线、一主动元件、一像素电极、一保护层以及一转态辅助电极。扫描配线与数据配线是交叉设置于基板上，且定义出一像素区域。共用配线是配置于基板上，且共用配线实质上平行于上述扫描配线。主动元件是配置于像素区域内，且与扫描配线与数据配线电性连接。像素电极是配置于像素区域内，且与主动元件电性连接。保护层是配置于像素电极与数据配线之间。转态辅助电极是配置于像素电极的周围，且像素电极与转态辅助电极为同一膜层，此外，转态辅助电极是透过该保护层的一接触窗与该共用配线电性连接。

在本发明的一实施例中，上述主动元件为一薄膜晶体管。

在本发明的一实施例中，共用配线邻近于上述扫描配线的下一条扫描配线。

在本发明的一实施例中，转态辅助电极是位于共用配线与下一条扫描配线之间。

在本发明的一实施例中，转态辅助电极位于下一条扫描配线的上方。

在本发明的一实施例中，转态辅助电极邻近于数据配线。

在本发明的一实施例中，转态辅助电极位于数据配线的上方。

在本发明的一实施例中，像素电极邻近于转态辅助电极的侧边的形状是相对应于转态辅助电极的形状。

在本发明的一实施例中，转态辅助电极的形状呈锯齿状。

此外，本发明的像素结构亦可应用于液晶显示面板中的主动元件阵列基板，其结构大致与上述相同，所以在此不再重述。

在本发明的主动元件阵列基板的像素结构中，转态辅助电极与像素电极之间会产生一横向电场。此横向电场的存在可使部分区域的液晶分子的排列方式先改变。当面板施加转态电压时，各像素皆有转态起始点产生，故液晶分子便可快速转换至弯曲态而缩短液晶显示面板的转态时间。

此外，由于转态辅助电极可设置于扫描配线或是数据配线的上方，因此，损失的储存电容只有接触窗的部分，如此，可使液晶显示面板具有较高的开口率。

为让本发明的上述和其他目的、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1A绘示液晶显示面板中液晶分子处于展延态的示意图。

图1B绘示液晶显示面板中液晶分子处于为弯曲态的示意图。

图2A及2B绘示为根据本发明的一实施例的液晶显示面板的局部剖面结构示意图。

图2C绘示图2A及2B的液晶显示面板中主动元件阵列基板的俯视图。

图3A、3B以及3C绘示分别为根据本发明其他实施例的液晶显示面板中主动元件阵列基板的俯视图。

具体实施方式

图2A及2B绘示为根据本发明的一实施例的液晶显示面板的局部剖面结构示意图；图2C绘示图2A及2B的液晶显示面板中主动元件阵列基板的俯视图，其中图2A为图2C中沿着I-I′剖面线所绘制之剖面示意图，图2B为图2C中沿着∏-∏′剖面线所绘制的剖面示意图。请同时参照图2A、2B与2C，液晶显示面板100为一光学补偿双折射型液晶显示面板，其包含一主动元件阵列基板110、一彩色滤光基板120以及一液晶层130。彩色滤光基板120是配置于主动元件阵列基板110的上方，而液晶层130是夹置于彩色滤光基板120与主动元件阵列基板110之间。

主动元件阵列基板110包括第一基板112以及配置于第一基板112上多个像素结构114，每一个像素结构114包括一扫描配线1141a、一数据配线1142a、一主动元件1143、一像素电极1144以及一转态辅助电极1145。第一基板112例如为一玻璃基板、石英基板或其他适当材料之基板。扫描配线1141a与数据配线1142a是配置于第一基板112上，以于第一基板112上定义出一像素区域P。此外，扫描配线1141a与数据配线1142a例如为铝合金导线或是其他适当导电材料所形成的导线。主动元件1143是配置于第一基板112上，且每一个主动元件1143是与相对应的扫描配线1141a与数据配线1142a电性连接。而像素电极1144会透过一接触窗CH1而与主动元件1143电性连接。

在此实施例中，主动元件1143为一薄膜晶体管，其主要包括一栅极1143a、一栅绝缘层1143b、一源极1143c、一漏极1143d、一通道层1143e、一欧姆接触层1143f以及一保护层1143g。其中，栅极1143a与扫描配线1141a电性连接，源极1143c与数据配线1142a电性连接，而像素电极1144是透过保护层1143g中的接触窗CH1与漏极1143d电性连接。此外，像素电极1144的材料例如为铟锡氧化物、铟锌氧化物或是其他透明的导电材料。

转态辅助电极1145与像素电极1144为同一膜层，因此，转态辅助电极1145同样例如为铟锡氧化物、铟锌氧化物或是其他透明的导电材料，但转态辅助电极1145与像素电极1144彼此为电性绝缘，且二者间会产生一横向电场。此外，转态辅助电极1145是位于像素电极1144的周围。请参考图2C，在此实施例中，转态辅助电极1145是位于像素电极1144的左侧，且邻近于数据配线1142a。此外，转态辅助电极1145可呈任意形状，例如为呈锯齿状，而像素电极1144的侧边相对应于转态辅助电极1145的形状，例如同样也是呈锯齿状。

请同时参考图2B及2C，像素结构114还包括一共用配线1146，此共用配线1146配置于第一基板112上，且实质上与扫描配线1141a相互平行。在此实施例中，共用配线1146是邻近下一条扫描配线1141b，且转态辅助电极1145是透过保护层1143g中的接触窗CH2与共用配线1146电性连接。

请参考图2A，彩色滤光阵列基板120包括第二基板122、一电极层124以及一彩色滤光膜层126。第二基板122例如为玻璃基板、石英基板或其他适当材料的基板。电极层124是配置于第二基板122的上方，例如为铟锡氧化物、铟锌氧化物或是其他适当的导电材料。彩色滤光膜层126是配置于第二基板122与电极层124之间，其包含一黑矩阵(未绘示)以及多个彩色滤光图案(未绘示)。

此外，主动元件阵列基板110还包括一配向膜层115覆盖住像素结构114，且其材质可为聚乙醯热树脂(polyimide resin，PI)或其他适当材料。而彩色滤光阵列基板120的电极层124上同样可配置一配向膜层128，此配向膜层128具有与配向膜层115相同或是平行的配向方向。

而液晶显示面板100中产生横向电场的方式说明如下。通常在此液晶显示面板100未显示画面前，像素结构114的转态辅助电极1145与对应的共用配线1146是电性连接于一电压V，而对应的像素电极1144则电性连接于一驱动电压Vd。电压V例如为一固定值，而驱动电压Vd则依据要显示的画面而随的变化。值得注意的是，电压V会不同于驱动电压Vd。如此，转态辅助电极1145与像素电极1144之间会产生一横向电场。在液晶层130中，原先处于展延态的部份液晶分子在横向电场的作用下会先被扭转。当液晶显示面板100作转态驱动时，一垂直电场会施加于液晶层130，此时，被横向电场扭转的液晶分子可当成转态起始点，因此能够带动其他的液晶分子快速的转换成弯曲态。故本发明可以使得液晶分子较快速地转换成弯曲态；换言之，液晶显示面板100在快速地转态后，即可正常地显示并呈现快速应答的工作表现。

转态辅助电极1145与像素电极1144是由相同膜层所组成，且形成于像素电极1144的周围。此外，转态辅助电极1145透过保护层1143g中的接触窗CH2与共用配线1146电性连接，藉由转态辅助电极1145与像素电极1144之间的电位差以产生一横向电场，以有助于液晶分子的转态。

图3A、3B以及3C绘示分别为根据本发明其他实施例的液晶显示面板中主动元件阵列基板的俯视图。这些主动元件阵列基板110′、110″以及110″′的结构大致上是与图2C中所示的主动元件阵列基板110雷同，而其不同的处说明如下。首先，请参考图3A，此主动元件阵列基板110′中的转态辅助电极1145′是位于数据配线1142a的上方，因此，其损失的电容仅是接触窗的部分，以有助于提升液晶显示面板的开口率。请参考图3B，在此实施例中，主动元件阵列基板110″中的转态辅助电极1145″是位于共用配线1146与下一条扫描配线1141b之间。最后，请参考图3C，在此实施例中，转态辅助电极1145″′是位于下一条扫描配线1141b的上方，如此，亦有助于提升液晶显示面板的开口率。

综上所述，本发明所提出的像素结构与液晶显示面板至少具有下列优点：

一、在本发明的主动元件阵列基板的像素结构中，转态辅助电极与像素电极之间会产生一横向电场。此外，液晶分子转态时除了两基板的上下跨压之外，转态辅助电极亦与扫描配线和数据配线之间具有电压差，故转态辅助电极四周亦有横向电场。此横向电场的存在可使部分区域的液晶分子的排列方式改变。当液晶显示面板做转态驱动时，其余的液晶分子便可快速转换至弯曲态而缩短液晶显示面板所需的转态时间与转态电压。

二、本发明的像素结构与液晶显示面板的制作与现行制程相容，除了变更其中数道光罩的设计以外，不需添购额外的制程设备，因此，可直接应用于目前现有的主动元件阵列基板的制程。

三、由于此转态辅助电极可形成于扫描配线或是数据配线的上方，因此，损失的储存电容只有接触窗的部分，以使液晶显示面板具有较高的开口率。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (18)

1.一种像素结构，包括：

一基板；

一扫描配线，配置于该基板上；

一数据配线，配置于该基板上，其中该扫描配线与该数据配线交叉设置于该基板上，且定义出一像素区域；

一共用配线，配置于该基板上，且该共用配线实质上平行于该扫描配线；

一主动元件，配置于该像素区域内，且与该扫描配线及该数据配线电性连接；

一像素电极，配置于该像素区域内，且与该主动元件电性连接；

一保护层，配置于该像素电极与该数据配线之间；以及

一转态辅助电极，配置于该像素电极之周围，且该像素电极与该转态辅助电极为同一膜层，其中该转态辅助电极是透过该保护层的一接触窗与该共用配线电性连接。

2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该主动元件为一薄膜晶体管。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该共用配线邻近于该扫描配线的下一条扫描配线。

4.如权利要求3所述的像素结构，其特征在于，该转态辅助电极是位于该共用配线与该下一条扫描配线之间。

5.如权利要求3所述的像素结构，其特征在于，该转态辅助电极位于该下一条扫描配线的上方。

6.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该转态辅助电极邻近于该数据配线。

7.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该转态辅助电极位于该数据配线的上方。

8.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该像素电极邻近于该转态辅助电极的侧边的形状是相对应于该转态辅助电极的形状。

9.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该转态辅助电极的形状呈锯齿状。

10.一种液晶显示面板，包括：

一主动元件阵列基板，包括多个如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，这些像素结构是以矩阵的型式配置于该主动元件阵列基板上；

一彩色滤光基板，配置于该主动元件阵列基板的一侧；以及

一液晶层，配置于该主动元件阵列基板与该彩色滤光基板之间。

11.如权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，该主动元件为一薄膜晶体管。

12.如权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，该共用配线邻近于该扫描配线的下一条扫描配线。

13.如权利要求12所述的液晶显示面板，其特征在于，该转态辅助电极是位于该共用配线与该下一条扫描配线之间。

14.如权利要求12所述的液晶显示面板，其特征在于，该转态辅助电极位于该下一条扫描配线的上方。

15.如权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，该转态辅助电极邻近于该数据配线。

16.如权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，该转态辅助电极位于该数据配线的上方。

17.如权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，该像素电极邻近于该转态辅助电极的侧边的形状是相对应于该转态辅助电极的形状。

18.如权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，该转态辅助电极的形状呈锯齿状。

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