CN111338145A - 显示面板及其像素单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示面板及其像素单元。像素单元包括栅极线、数据线、分压控制线、第一晶体管以及第二晶体管。第一晶体管具有第一栅极、第一源极以及第一漏极。第二晶体管具有第二栅极、第二源极以及第二漏极。第一栅极与第二栅极分别耦接于栅极线。第一源极以及第一漏极的其中之一耦接于数据线，而另一则耦接第二源极以及第二漏极的其中之一。第二源极以及第二漏极的另外之一耦接于分压控制线。第一晶体管具有第一通道长度，第二晶体管具有第二通道长度，第二通道长度与第一通道长度的比值等于或小于0.9。

Description

显示面板及其像素单元
技术领域
本发明涉及一种显示面板及其像素单元，尤其是涉及一种降低影像残留现象的显示面板及其像素单元。
背景技术
在现有的显示面板技术中，为了解决大视角时，观看显示面板所产生的亮度差异，提供一技术方案，其中在同一像素内藉由另一组像素结构另外提供一组不同的像素电压，藉此使同一像素区域内的液晶分子有两种不同的倾斜角度。如此，人眼在不同视角时可以看到较平均的光学表现。
在现有的技术中，上述另外提供的像素结构(以下称次像素)一般通过串联另一晶体管以调整其分压。然而，此分压结构容易造成次像素的晶体管在经过一段使用时间后电性受损，导致显示面板在显示画面时发生影像残留(image sticking)等问题。
发明内容
因此，本发明提出一种显示装置，藉由提高次像素的等效电阻，以降低长时间使用后，次像素的晶体管的电阻变动量对其分压的影响，以降低导致显示面板在显示画面时发生影像残留(image sticking)效应。
本发明的一实施例提供一种显示面板的像素单元，包括栅极线、数据线、分压控制线、第一晶体管以及第二晶体管。第一晶体管具有第一栅极、第一源极以及第一漏极。第二晶体管具有第二栅极、第二源极以及第二漏极。第一栅极与第二栅极分别耦接于栅极线。第一源极以及第一漏极的其中之一耦接于数据线，而另一则耦接第二源极以及第二漏极的其中之一。第二源极以及第二漏极的另外之一耦接于分压控制线。第一晶体管具有第一通道长度，第二晶体管具有第二通道长度，第二通道长度与第一通道长度的比值等于或小于0.9。
本发明另一实施例提供一种显示面板，包含多个如上述的像素单元。
为更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明实施例的显示面板的示意图。
图2A为本发明实施例的像素单元的示意图。
图2B为本发明实施例的像素单元的电路示意图。
图3A为本发明实施例的第一晶体管的示意图。
图3B为本发明实施例的第二晶体管的示意图。
图4为本发明的第一晶体管的变化实施例。
图5为本发明实施例的像素单元的示意图。
其中，附图标记：
像素单元 100
数据线 D
栅极线 G
分压控制线 T
第一晶体管 101
第一栅极 101G
第一栅极面积 a
第一源极 101S
第一漏极 101D
第一像素电极 101P
第二晶体管 102
第二栅极 102G
第二源极 102S
第二漏极 102D
第三晶体管 103
第三栅极 103G
第三源极 103S
第三漏极 103D
第二像素电极 103P
接触孔 P1、P2
通道长度 L1、L2
通道宽度 W1、W2
电容 C1、C2
显示面板 Z
晶体管层 10
共通电极层 20
第一基板 30
第二基板 40
光调变层 50
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例并配合图1至图5以说明本发明所公开的显示面板及其像素单元的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。然而，以下所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围，在不悖离本发明构思精神的原则下，本领域技术人员可基于不同观点与应用以其他不同实施例实现本发明。
在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”或“耦合”可为二元件间存在其它元件。
此外，应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“部件”、“区域”、“层”或“部分”可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。
请参阅图1，本发明实施例提供的显示面板Z具有晶体管层10、共通电极层20、第一基板30、第二基板40以及光调变层50。本实施例Z中，显示面板Z为薄膜晶体管液晶显示面板，其中光调变层50为液晶层，通过共通电极层20与晶体管层10中的像素电压形成的电压差，使对应不同像素区域的液晶分子依照该区域的电压差旋转而得到预设灰阶值。然而，本发明不限于此。例如，在其他实施例中，显示面板Z可为其他种类发光方式的显示面板，而其结构不限于上述。
本实施例中，晶体管层10由多个像素单元100形成。详细来说，请参阅图2A，像素单元100包括栅极线G、数据线D、分压控制线T、第一晶体管101以及第二晶体管102。第一晶体管101与第二晶体管102串联以接收数据线D传输的像素电压，并经由分压控制线T控制第一晶体管101与第二晶体管102的分压。明确而言，如图所示，第一晶体管101具有第一栅极101G、第一源极101S以及第一漏极101D；第二晶体管102具有第二栅极102G、第二源极102S以及第二漏极102D。第一栅极101G与第二栅极102G分别耦接于栅极线G，第一源极101S以及第一漏极101D的其一耦接于数据线D，另一则耦接第二源极102S或第二漏极102D。第二晶体管102的另一端则耦接于分压控制线T。分压控制线T可耦接于一固定的电压源，或一电压控制电路以动态调整第一晶体管101与第二晶体管102的分压，本发明不限于此。
进一步来说，请继续参阅图2A，像素单元100还包括第三晶体管103，第一晶体管101是通过第三晶体管103以自数据线D接收像素电压。详细来说，第三晶体管103包括第三栅极103G、第三源极103S以及第三漏极103D。第三晶体管103以第三栅极103G耦接于栅极线G，以第三漏极103D及第三源极103S耦接于数据线D与第一晶体管101之间。图2A中，第一晶体管101、第三晶体管103为U型晶体管(其中一电极呈U型)，且分别以第一源极101S、第三源极103S耦接于数据线D。第二晶体管102为I型晶体管(其中一电极呈长棒状)且以第二漏极102D耦接于第一晶体管101，然而本发明亦不以此为限。例如，在其他实施例中，第一晶体管101也可为I型晶体管。
图2B显示图2A实施例的电路示意图。请配合参阅图2A及图2B，第一晶体管101与第三晶体管103分别接收数据线D传输的像素电压。第三晶体管103通过接触孔P1连接至储存电容C1，第一晶体管101通过接触孔P2连接至储存电容C2。第二晶体管102一端连接至分压控制线T以接收电压VT，另一端耦接于第一晶体管101连接储存电容C2的一端，以控制第一晶体管101输出的像素电压。
请配合参阅图2A、图3A及图3B，第一晶体管101具有第一通道长度L1，第二晶体管102具有第二通道长度L2。本实施例中，第二通道长度L2与第一通道长度L1的比值小于或等于0.9。一般来说，就电路设计而言，现有的第一晶体管101与第二晶体管102会设计成具有相同的通道长度。而本实施例中，为了在第一晶体管101与第二晶体管102分压不变的前提下，使第一晶体管101的等效电阻提高，因此使第二通道长度L2与第一通道长度L1的比值小于或等于0.9。如此，可减少第一晶体管101经历长时间使用后电阻值的变动对其分压造成的影响。藉此，本发明实施例可改善影像残留的问题。需要强调的是，本发明图式中所示元件仅为示意，其在图中的尺寸及相对比例不代表实际上的尺寸及相对比例。
明确而言，请参阅图3A、图3B与图4。晶体管中，通道宽度与通道长度的比值为此晶体管的等效电阻。本实施例中，通道长度的定义为漏极与源极之间的距离，如图3A中的第一通道长度L1、图3B中的第二通道长度L2。而就通道宽度的定义，以U型晶体管而言，如图3A的实施例，第一晶体管101的通道宽度W1的定义为第一栅极101G面积a除以第一通道长度L1，故其等效电阻会与通道长度成正比；就I型晶体管而言，通道宽度的定义为漏极与源极共同横跨的半导体宽度，如图3B中第二晶体管102的通道宽度W2(即以网点标示的栅极102G区域的宽度)，以及图4中第一晶体管101的通道宽度W1。由于等效电阻为通道宽度与通道长度的比值，因此本实施例藉由使第二通道长度L2与第一通道长度L1的比值小于或等于0.9，与现有技术中具有类似架构、第一晶体管与第二晶体管之间电阻比值相同的像素单元相较，I型的第一晶体管101(图4的实施例)等效电阻会较高，而U型的第一晶体管101(图3A的实施例)的等效电阻亦会较高，藉此可改善像素单元老化导致影像残留的问题。
在本发明一较佳实施例中，第一通道宽度W1与第一通道长度L1的比值为第二通道宽度W2与第二通道长度L2的比值的2至6倍。然而，本发明不限于此。在另一较佳实施例中，当用于较高解析度的面板(例如8K面板，但不以此为限)，第一通道宽度W1与第一通道长度L1的比值为第二通道宽度W2与第二通道长度L2的比值的1.5至3倍。本发明亦不以此为限；在其他实施例中，只要第二通道宽度与第一通道宽度的比值等于或小于0.9即落入本发明的范围。
值得一提的是，虽本实施例中第一晶体管101的通道长度L1大于第二晶体管102的通道长度L2，然而在两晶体管预设的分压不变的前提下，第二晶体管102的电阻也需适量提高。因此，在一实施例中，在第一晶体管101的通道长度L1提高的前提下，第二晶体管102的通道宽度W2可降低以提高第二晶体管102的等效电阻。明确而言，在一较佳实施例中，第一通道宽度W1与第一通道长度L1的比值为1.5至6，且该第二通道宽度W2与第二通道长度L2的比值为0.7至3。
表一为依据本实施例的第一实验例至第四实验例的通道长度比值(L2/L1)以及经过压力测试之后测量的亮度最小可觉差(Just-Noticeable Difference,JND)，其中JND1表示第一次测量的JND数值，JND2表示第二次测量的JND数值。上述压力测试及测量条件是在168小时中分别给予不同的测试像素全黑及全白的像素电压，其后，测试像素均接收L128灰阶的像素电压，并测量JND值。本实施例中使用的JND定义为一显示黑色的像素与一显示白色的像素之间的亮度差异除以白色像素的亮度。JND值小于2表示亮度的差异人眼难以察觉。
表一
第一实验例 第二实验例 第三实验例 第四实验例
L2/L1 1.34 1 0.8 0.7
JND1 2.2 2.5 <2 2
JND2 2.7 2.4 <2 <2
由表一可知，第二通道长度L2与第一通道长度L1之比小于或等于0.9的第三实验例以及第四实验例可达到人眼难以察觉的亮度落差，即可以降低影像残留效应，其中以第三实验例(L2/L1＝0.8)的功效较明显。故在本发明一较佳实施例中，第二通道长度L2与第一通道长度L1的比值小于或等于0.8。
表二显示第五实验例与第六实验例经过压力测试后的显示亮度L255与亮度L128的跨压差。压力测试条件为在摄氏80度下，分别给予像素单元120lx照度的全黑及全白的像素电压十小时。之后，分别给予像素单元L255及L128灰阶的像素电压，测量经过黑白压力测试的像素的分压落差。
表二
L255 L128
第五实验例(L2/L1＝1) 16.82 67.8
第六实验例(L2/L1＝0.8) 5.98 0.74
由表二可知，经过压力测试后，第六实验例的分压落差较小，表示第一晶体管101预设输出亮度与实际输出亮度的差异小。故第二通道长度L2与第一通道长度L1的比值小于或等于0.8可较佳地降低人眼对于输出画面可察觉的颜色差异，换句话说，可改善晶体管因长时间使用后的电阻差异所导致的影像残留问题。
请参阅图5，本发明一实施例提供的像素单元100还进一步包括第一像素电极101P以及第二像素电极103P。详细而言，第一像素电极101P通过接触孔P2电性连接于第一晶体管101的第一漏极101D，用以输出第一晶体管101经第二晶体管102调整分压后经接触孔P2传输的像素电压。第二像素电极103P通过接触孔P1电性连接于第三晶体管101，用以输出第三晶体管101通过第三漏极103D以及接触孔P1输出的像素电压。通过上述技术手段，本实施例可使第一晶体管101在通过第二晶体管102调整分压的前提下，即使经长时间使用或者极端操作条件之后，第一像素电极101P能较精准地输出第一晶体管101经接触孔P2输出的电压，降低影像残留的效应。
综上所述，本发明实施例通过“第二通道长度与第一通道长度的比值等于或小于0.9”的技术手段，以提高第一晶体管的等效电阻，进而降低第一晶体管的影像残留效应。
上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均落入本发明的申请专利范围内。

Claims (8)

1.一种显示面板的像素单元，其特征在于，包含：
一栅极线；
一数据线；
一分压控制线；
一第一晶体管，具有一第一栅极、一第一源极以及一第一漏极；以及
一第二晶体管，具有一第二栅极、一第二源极以及一第二漏极，
其中，该第一栅极与该第二栅极分别耦接于该栅极线，该第一源极以及该第一漏极的其中之一耦接于该数据线，而另一则耦接该第二源极以及该第二漏极的其中之一，该第二源极以及该第二漏极的另外之一耦接于该分压控制线，
其中，该第一晶体管具有一第一通道长度，该第二晶体管具有一第二通道长度，该第二通道长度与该第一通道长度的比值等于或小于0.9。
2.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，该第二通道长度与该第一通道长度的比值小于0.8。
3.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，该第一晶体管具有一第一通道宽度，该第二晶体管具有一第二通道宽度，该第一通道宽度与该第一通道长度的比值为该第二通道宽度与该第二通道长度的比值的2至6倍。
4.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，该第一晶体管具有一第一通道宽度，该第二晶体管具有一第二通道宽度，该第一通道宽度与该第一通道长度的比值为该第二通道宽度与该第二通道长度的比值的1.5至3倍。
5.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，该第一晶体管具有一第一通道宽度，该第二晶体管具有一第二通道宽度，该第一通道宽度与该第一通道长度的比值1.5至6，且该第二通道宽度与该第二通道长度的比值0.7至3。
6.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，进一步包括一第一像素电极，电性连接于该第一晶体管与该第二晶体管之间。
7.如权利要求1所述的像素单元，其特征在于，进一步包括：
一第二像素电极；以及
一第三晶体管，该第三晶体管具有一第三栅极，一第三源极以及一第三漏极，该第三栅极耦接于该栅极线，该第三源极以及该第三漏极的其中之一耦接于该数据线，该第三源极以及该第三漏极的另外之一耦接于该第二像素电极。
8.一种显示面板，其特征在于，包含多个如权利要求1至7中任一项所述的像素单元。
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