CN101236337A - 像素结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种像素结构，适于设置在一基板上，此像素结构包括扫描线与数据线、薄膜晶体管、主像素电极以及至少一副像素电极。扫描线与数据线设置于基板上。薄膜晶体管设置于基板上且与扫描线及数据线电性连接。主像素电极通过一接触窗开口而与薄膜晶体管的一漏极电性连接。副像素电极位于漏极的上方，且漏极与副像素电极电性耦合。

Description

像素结构

技术领域

本发明是有关于一种像素结构，且特别是有关于一种应用于液晶显示面板中而能改善色偏(color shift)现象的像素结构。

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。其中，能够达成广视角要求的技术，一般是采用多域垂直配向(Multi-domainVertically Alignment，MVA)薄膜晶体管液晶显示器、多域水平配向(Multi-domainHorizontal Alignment，MHA)薄膜晶体管液晶显示器等。

图1为现有的多域垂直配向薄膜晶体管液晶显示器的剖面示意图。请参照图1，此多域垂直配向薄膜晶体管液晶显示器100包括：薄膜晶体管阵列基板110、彩色滤光基板120以及液晶层130。特别是，在薄膜晶体管阵列基板110及彩色滤光基板120上设置了突起物140或狭缝图案(未绘示)。所以，当在两基板120、130之间形成电场时，可使液晶层130中的液晶分子132往不同的方向倾倒而形成4个区域(4 domain)的分布。如此一来，可达到广视角的显示效果。

虽然多域垂直配向或水平配向的薄膜晶体管液晶显示器可以达到广视角的目的，但是其仍存在色偏(color shift)问题。所谓的色偏指的是：当使用者以不同的视角观看显示器所显示的影像时，会看见不同色彩阶调的影像。特别是，当使用者在较大的视角进行观看时，所见的影像会产生颜色偏白(color washout)的现象。在斜视角方向产生色偏的原因是在中、低灰阶时的辉度偏大，欲改善色偏现象便是将此时的辉度有效地降低。因此，在美国专利US 2005/0030439号中，揭示了一种将像素进一步分割，而形成更多重区域分布(multi-domain design)的像素设计。

图2为美国专利US 2005/0030439号的彩色滤光基板的上视示意图。图3为美国专利US 2005/0030439号的薄膜晶体管阵列基板的上视示意图。请共同参照图2与图3，第一像素电极190a与第二像素电极190b分别位于一像素的左右两个区域。其中，第一像素电极190a通过接触窗开口181而与漏极175电性连接。并且，漏极175延伸到第二像素电极190b的下方。因此，第二像素电极190b的电压经由电容耦合效应而产生电压降，使得施加在第二像素电极190b上的电压小于施加在第一像素电极190a上的电压。如此，由于第一像素电极190a与第二像素电极190b的电压不同，所以可达到在中、低灰阶时，第二像素电极190b的区域较暗，而在高灰阶时，第一像素电极190a与第二像素电极190b的区域辉度相近的效果。

另外，漏极175具有不透光的特性。因此，为了避免降低像素的开口率，漏极175需对应如图2绘示的彩色滤光基板上的突起物272而设置。

然而，在不同的面板尺寸与像素解析度下，存在着必须维持突起物或狭缝的间距，以使面板的反应时间、光通过率等特性最佳化的需求。所以，上述将像素分为左右两个部分的像素设计，不但难以调整不同的像素电极的面积比例，并且当面板偏移而没有使漏极175对应突起物272而设置时，将会严重地影响到面板的开口率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种像素结构，具有此像素结构的液晶显示面板可改善影像色偏，并能任意地调整子像素的面积比例，以及防止像素结构的开口率下降。

为达上述或是其他目的，本发明提出一种像素结构，适于设置在一基板上，此像素结构包括扫描线与数据线、薄膜晶体管、主像素电极以及至少一副像素电极。扫描线与数据线设置于基板上。薄膜晶体管设置于基板上且与扫描线及数据线电性连接。主像素电极通过一接触窗开口而与薄膜晶体管的一漏极电性连接。副像素电极位于漏极的上方，且漏极与副像素电极电性耦合。

在本发明一实施例中，上述位于副像素电极下方的漏极围绕副像素电极的周围区域。

在本发明一实施例中，上述位于副像素电极下方的漏极包括一主体部与一延伸部。主体部设置在副像素电极一侧的底下且邻近扫描线。延伸部自主体部延伸到主像素电极且与主像素电极电性连接。

在本发明一实施例中，上述主像素电极的面积与副像素电极的面积比例介于1∶1～1∶2之间。

在本发明一实施例中，上述像素结构包括主像素电极、第一副像素电极与第二副像素电极，且主像素电极、第一副像素电极及第二副像素电极的面积比例为1∶1∶2。

在本发明一实施例中，上述像素结构包括主像素电极、第一副像素电极、第二副像素电极与第三副像素电极，且主像素电极、第一副像素电极、第二副像素电极及第三副像素的面积比例为1∶1∶1∶2。

在本发明一实施例中，上述像素结构还包括一共用电极，设置于基板上，且共用电极与主像素电极及副像素电极电性耦合。

在本发明一实施例中，上述像素结构还包括一第一配向图案，配置于主像素电极以及副像素电极上。此第一配向图案例如是配向凸起图案或配向狭缝图案。

本发明因采用像素分割设计，将像素分成两个或三个以上的子像素(sub-pixel)，并通过薄膜晶体管的漏极与主像素电极电性连接且与副像素电极耦合，进而调整耦合电容、存储电容与液晶电容的比例。所以，使不同的子像素具有不同的像素电位，进而可改善斜视角色偏的问题。另外，通过漏极形状的设计，可达到轻易调整耦合电容的功效，此外，也可使特殊形状的漏极取代位于彩色滤光基板的遮光层，以对显示异常区域进行遮蔽。

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1为现有的多域垂直配向薄膜晶体管液晶显示器的剖面示意图。

图2为美国专利US 2005/0030439号的彩色滤光基板的上视示意图。

图3为美国专利US 2005/0030439号的薄膜晶体管阵列基板的上视示意图。

图4为本发明第一实施例的像素结构的上视示意图。

图5为本发明第二实施例的像素结构的上视示意图。

图6为本发明第三实施例的像素结构的上视示意图。

图7为本发明第四实施例的像素结构的上视示意图。

图8为本发明较佳实施例的像素结构的等效电路示意图。

图9A为本发明第五实施例的像素结构的上视示意图。

图9B为图9A的像素结构的等效电路示意图。

图10为本发明第六实施例的像素结构的上视示意图。

图11为本发明较佳实施例的液晶显示面板的立体示意图。

具体实施方式

图4为本发明第一实施例的像素结构的上视示意图。请参照图4，此像素结构400适于设置在基板300上。此像素结构400包括扫描线410与数据线420、薄膜晶体管430、主像素电极440以及至少一副像素电极450(图中仅绘示1个)。扫描线410与数据线420设置于基板300上。薄膜晶体管430设置于基板300上且与扫描线410及数据线420电性连接。主像素电极440通过一接触窗开口480而与薄膜晶体管430的一漏极432电性连接。副像素电极450位于漏极432的上方，且漏极432与副像素电极450电性耦合。

请参照图4，像素结构400可以还包括一共用电极470，此共用电极470设置于基板300上，且共用电极470与主像素电极440及副像素电极450电性耦合。因此，共用电极470与主像素电极440及副像素电极450之间形成存储电容器，而使施加在主像素电极440及副像素电极450上的电压能维持一段较长的时间。

另外，像素结构400也可以还包括第一配向图案460，配置于主像素电极440以及副像素电极450上。此第一配向图案460例如是配向凸起图案或配向狭缝图案。通过配向图案460的设置，可使具有此像素结构400的液晶显示面板产生广视角的效果。

再者，薄膜晶体管430是形成在扫描线410上，并且都以扫描线410的一部份作为其栅极。此薄膜晶体管430包括栅极(即扫描线410的一部份)、漏极432、源极434与沟道层436。关于薄膜晶体管430的详细构造，本领域熟知技艺者应可了解并可以进行适当的变化，在此将不予以赘述。

请继续参照图4，像素结构400具有主像素电极440与副像素电极450，且分别拥有4区域分布(4 domain)。薄膜晶体管430的漏极432与副像素电极450之间会产生电性耦合，并且漏极432通过接触窗开口480而与主像素电极440电性连接。因此，经由数据线420供给相同的数据电压时，在主像素电极440的区域以及副像素电极450的区域中将形成不同的电场分布。亦即，位于主像素电极440的区域中的液晶分子(未绘示)以及位于副像素电极450区域中的液晶分子会进一步产生不同的倾倒方向，而得到8区域分布(8 domain)的效果。

承上述，在中、低灰阶的显示画面时，副像素电极450的区域较暗，而在高灰阶的显示画面时，主像素电极440与副像素电极450的区域辉度相近。其结果是，可以改善在较大的斜视角方向观看影像时所产生的影像色偏现象。

值得注意的是，在图4所绘示的像素结构400中，位于副像素电极450下方的漏极432围绕副像素电极450的周围区域。因此，此漏极432可取代位于彩色滤光基板(未绘示)侧的遮光层(未绘示)以对显示异常区域进行遮蔽。并且，另外，在薄膜晶体管430制程中及制作此具有遮光功能的漏极432，也可避免在组立彩色滤光基板(未绘示)和基板300时因产生偏移所导致的显示不均问题。

图5绘示为本发明第二实施例的像素结构的上视示意图。请参照图5，此像素结构402与图4所绘示的像素结构400相类似，相同的构件标示以相同的标号，且类似的构件已如上述，在此不予以重述。值得注意的是，图5中，主像素电极440与副像素电极450的面积不相同。

承上述，通过调整主像素电极440与副像素450的面积比例，可以更佳地改善影像色偏的情形。特别是，在一实施例中，如图4与图5所绘示的像素结构400、402，其主像素电极440的面积与副像素电极450的面积比例是介于1∶1～1∶2之间。另外，主像素电极440与副像素电极450是各自独立的并且分别设置于共用电极470的两侧。因此，相对于如现有的像素结构(如图2所绘示)，本发明可轻易地利用调整共用电极470的位置的方式，进而调整主像素电极440与副像素电极450的面积比例。

图6为本发明第三实施例的像素结构的上视示意图。请参照图6，此像素结构404与图4所绘示的像素结构400相类似，相同的构件标示以相同的标号，且不予以重述。

值得注意的是，在此实施例中，位于副像素电极450下方的漏极432包括一主体部432a与一延伸部432b。主体部432a设置在副像素电极450一侧之下且邻近扫描线410。延伸部432b自主体部432a延伸到主像素电极440且与主像素电极440电性连接。

同样地，薄膜晶体管430的漏极432与副像素电极450之间产生电性耦合，并且漏极432的延伸部432b通过接触窗开口480而与主像素电极440电性连接。因此，经由数据线420供给相同的数据电压时，在主像素电极440的区域以及副像素电极450的区域中将形成不同的电场分布，藉此改善影像色偏的情形。

值得注意的是，漏极432具有主体部432a与延伸部432b，所以可轻易地通过改变主体部432a的面积以调整耦合电容。并且，通过延伸部432b的适当设计，也可防止区域分布不均(uneven domain)的情形。再者，此设计中漏极432因为远离数据线420，也可避免短路的情形发生。

图7为本发明第四实施例的像素结构的上视示意图。此像素结构406与图6所绘示的像素结构404相类似，相同的构件标示以相同的标号，且类似的构件已如上述，在此不予以重述。值得注意的是，图7中，主像素电极440与副像素电极450的面积不相同。在一实施例中，如图6与图7所绘示的像素结构404、406的主像素电极440的面积与副像素电极450的面积比例介于1∶1～1∶2之间。藉此，可更佳地改善像素结构404、406的影像色偏情形。

然而，上述的像素结构400、402、404、406中，均是以一个主像素电极440与一个副像素电极450的情形作为实施例而进行说明，实际上本发明的像素结构并不限于只有一个副像素电极450，而可以具有多个副像素电极450。

图8为本发明较佳实施例的像素结构的等效电路示意图。请参照图8，此像素结构500采用像素分割设计，将像素分成三个以上的子像素(sub-pixel)，并通过调整耦合电容、存储电容与液晶电容的比例，使不同的子像素具有不同的像素电位，以改善斜视角色偏的问题。

请同时参照图7与图8，G(m)代表第m条扫描线、G(m+1)代表第m+1条扫描线、S(n)代表第n条数据线、S(n+1)代表第n+1条数据线。VaO代表所施加的数据电压，VaN代表第N个子像素的像素电压，其中N为正整数。Cst0、Clc0可分别视为主像素电极440的存储电容与液晶电容。Cst1、Clc1、Ccp1分别代表第1个副像素电极450的存储电容、液晶电容与耦合电容。CstN、ClcN、CcpN分别代表第N个副像素电极450的存储电容、液晶电容与耦合电容。其中，第N个副像素电极的像素电位会符合以下的式(1)。

$\mathrm{VaN}=\left(\mathrm{Va}0\right)\×\frac{\mathrm{CcpN}}{\mathrm{CcpN}+\mathrm{ClcN}+\mathrm{CstN}}---\left(1\right)$

以下将继续说明N＝2(即具有三个子像素)以及N＝3(即具有四个子像素)时的像素结构。

图9A为本发明第五实施例的像素结构的上视示意图。图9B为图9A的像素结构的等效电路示意图。请同时参照图9A与图9B，本实施例为N＝2的情形，此像素结构502与上述所述的像素结构400、402、404、406、500类似，相同的构件标示以相同的符号而不予以重述。

值得注意的是，此像素结构502包括主像素电极440、第一副像素电极450a与第二副像素电极450b，且主像素电极440、第一副像素电极450a及第二副像素电极450b的面积比例为1∶1∶2。

并且，由图9A与图9B中可知，此像素结构502分为三个子像素，其中，主像素电极440具有存储电容Cst0、液晶电容Clc0；第一副像素电极450a具有存储电容Cst1、液晶电容Clc1及耦合电容Ccp1；第二副像素电极450b具有存储电容Cst2、液晶电容Clc2及耦合电容Ccp2。

请再参照图9A，利用漏极432经过接触窗开口480连接主像素电极440，并且，漏极432位于第一副像素电极450a与第二副像素电极450b的下方以作为耦合电极，因此，此像素结构502并不需要再另外设计耦合用的电极，进而可加大像素结构502的开口率。

图10为本发明第六实施例的像素结构的上视示意图。请参照图10，本实施例为N＝3的情形，此像素结构504与上述所述的像素结构400、402、404、406、500、502类似，相同的构件标示以相同的符号而不予以重述。

值得注意的是，此像素结构504包括主像素电极440、第一副像素电极450a、第二副像素电极450b与第三副像素电极450c，且主像素电极440、第一副像素电极450a、第二副像素电极450b及第三副像素电极450c的面积比例为1∶1∶1∶2。

并且，由图10可知，此像素结构504分为四个子像素，其中，主像素电极440具有存储电容Cst0、液晶电容Clc0；第一副像素电极450a具有存储电容Cst1、液晶电容Clc1及耦合电容Ccp1；第二副像素电极450b具有存储电容Cst2、液晶电容Clc2及耦合电容Ccp2；第三副像素电极450c具有存储电容Cst3、液晶电容Clc3及耦合电容Ccp3。也就是说，将像素结构分割成越多的子像素，其影像色偏改善的效果将更好。

综上所述，将像素结构分割为多个子像素(包括主像素与副像素)，其中的主像素与薄膜晶体管的漏极电性连接，副像素与薄膜晶体管的漏极电性耦合。因此，在提供相同的数据电压时，各个子像素利用了不同的Ccp比例而将具有不同的像素电压，进而藉以改善影像色偏的情形。

图11为本发明较佳实施例的液晶显示面板的立体示意图。请参照图11，此液晶显示面板800包括薄膜晶体管阵列基板810、彩色滤光基板820以及液晶层830。薄膜晶体管阵列基板810具有多个像素结构(未绘示)，此像素结构例如是上述的像素结构400、402、404、406、500、502、504中的任何一种，在此不予以限定。另外，关于像素结构的详细构造已如上所述，所以在此不予以重述。彩色滤光基板820配置于薄膜晶体管阵列基板810的对向。液晶层830配置于薄膜晶体管阵列基板810以及彩色滤光基板820之间。

此液晶显示面板800因具有上述的像素结构，所以当使用者于斜视方向进行观察时，此液晶显示面板800将可以有效地改善色偏现象。

另外，液晶显示面板800还包括一第二配向图案(未绘示)，配置于彩色滤光基板820上。此第二配向图案例如是配向凸起图案或配向狭缝图案。通过第二配向图案搭配设置于薄膜晶体管阵列基板810上的第一配向图案460(参照图4)，可达到更佳的广视角效果。当然，本发明并不限定配向凸起图案与配向狭缝图案的设置方式与形状，其可以是多域垂直配向的结构，或是其他种变化。

综上所述，本发明的像素结构与液晶显示面板具有以下优点：

(1)通过薄膜晶体管的漏极与主像素电极电性连接且与副像素电极耦合，进而调整耦合电容、存储电容与液晶电容的比例，使不同的子像素具有不同的像素电位，以改善斜视角色偏的问题。

(2)可将像素设计成具有三个以上的子像素(sub-pixel)，进而更佳地改善影像色偏的问题。

(3)像素结构易于调整主像素电极与副像素电极的面积比例而提升像素设计的余裕度，并能更佳地改善影像色偏现象。

(4)通过漏极的形状设计，而能够轻易地调整耦合电容，并避免漏极与数据线之间产生短路的现象。再者，使特殊形状的漏极也可取代位于彩色滤光基板的遮光层，以对显示异常区域进行遮蔽。

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，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (9)

1. 一种像素结构，适于设置在一基板上，该像素结构包括：

一扫描线与一数据线，设置于该基板上；

一薄膜晶体管，设置于该基板上且与该扫描线及该数据线电性连接；

一主像素电极，通过一接触窗开口而与该薄膜晶体管的一漏极电性连接；以及

至少一副像素电极，位于该漏极的上方，且该漏极与该副像素电极电性耦合。

2. 如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，位于该副像素电极下方的该漏极围绕该副像素电极的周围区域。

3. 如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，位于该副像素电极下方的该漏极包括：

一主体部，设置在该副像素电极一侧的底下且邻近该扫描线；以及

一延伸部，自该主体部延伸到该主像素电极且与该主像素电极电性连接。

4. 如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该主像素电极的面积与该副像素电极的面积比例介于1∶1～1∶2之间。

5. 如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该像素结构包括该主像素电极、一第一副像素电极与一第二副像素电极，且该主像素电极、该第一副像素电极及该第二副像素电极的面积比例为1∶1∶2。

6. 如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该像素结构包括该主像素电极、一第一副像素电极、一第二副像素电极与一第三副像素电极，且该主像素电极、该第一副像素电极、该第二副像素电极及该第三副像素电极的面积比例为1∶1∶1∶2。

7. 如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，还包括一共用电极，设置于该基板上，且该共用电极与该主像素电极及该副像素电极电性耦合。

8. 如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，还包括一第一配向图案，配置于该主像素电极以及该副像素电极上。

9. 如权利要求8所述的像素结构，其特征在于，该第一配向图案包括配向凸起图案或配向狭缝图案。

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