CN1731256A

CN1731256A - 像素结构

Info

Publication number: CN1731256A
Application number: CN 200510092063
Authority: CN
Inventors: 胡至仁; 张志明; 吴明洲
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2005-08-16
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2025-08-16
Also published as: CN100478766C

Abstract

一种半穿透半反射像素结构，其包括有源器件、储存电容器、透明电极以及第一反射电极。储存电容器包括下电极、浮置电极以及上电极。上电极配置于下电极与浮置电极上方，且与有源器件电性连接。透明电极与上电极电性连接。第一反射电极与浮置电极电性连接，且与透明电极电性绝缘。基于上述，本发明所提出的半穿透半反射像素结构可改善单元间距式半穿透半反射液晶显示面板的显示品质。

Description

像素结构

技术领域

本发明涉及一种像素结构，特别是涉及一种半穿透半反射像素结构。

背景技术

针对多媒体社会的急速进步，多半受惠于半导体组件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，阴极射线管(cathode ray tube，CRT)因具有优异的显示品质与其经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人在桌上操作多数终端机/显示器装置的环境，或是以环保的观点切入，若以节省能源的潮流加以预测，阴极射线管因空间利用以及能源消耗上仍存在很多问题，而对于轻、薄、短、小以及低耗电功率的需求无法有效提供解决之道。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低耗电功率、低辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。

一般液晶显示器可分为穿透式、反射式，以及半穿透半反射式三大类，其分类的依据在于光源的利用以及阵列基板(array)的差异。其中，穿透式液晶显示器主要是以背光源(back light)作为光源，其阵列基板上的像素电极为透明电极以利背光源穿透；反射式液晶显示器主要是以前光源(front light)或是外界光源作为光源，其阵列基板上的像素电极为金属或其它具有良好反射特性材质的反射电极，适于将前光源或是外界光源反射；而半穿透半反射式液晶显示器可同时利用背光源以及外界光源进行显示，其上的像素可区分为透射区与反射区，透射区上具有透明电极以利背光源穿透，而反射区上具有适于将外界光源反射的反射电极。

图1示出了现有的一种双单元间距式(dual cell gap)的液晶显示单元的结构图。请参照图1，液晶显示单元100具有两个区域，分别为透射区T与反射区R，且包括一第一基板110、一薄膜晶体管120、一介电层130、一透明电极140、一反射电极150、一液晶层160、一间隔物170、一彩色滤光薄膜180以及一第二基板190。

其中，薄膜晶体管120配置于第一基板110之上；介电层130配置于薄膜晶体管120与第一基板110之上；透明电极140与反射电极150皆配置于介电层130之上，且分别位于透射区T与反射区R之中；彩色滤光薄膜180配置于第二基板190之下；液晶层160配置于透明电极140、反射电极150以及彩色滤光薄膜180之间；间隔物170则配置于透明电极140或反射电极150上，用以维持固定的单元间距。

值得注意的是，透射区T的单元间距约为反射区R的单元间距的两倍。光线在反射区R进入液晶显示单元100至反射出液晶显示单元100的期间中，其所行经液晶层160的距离会相同于光线在透射区T穿过液晶显示单元100的期间所行经液晶层160的距离，因此反射区R的透射率与透射区T的透射率几乎相同。

图2示出了此种双单元间距式的液晶显示单元的透射率仿真图。请参照图2，由图2可以看出在不同外加电压条件下，反射区R与透射区T的透射率几乎相同。换言之，双单元间距式半穿透半反射液晶显示面板的显示品质较佳。然而，由于透射区T的单元间距与反射区R的单元间距不同，故透明电极140与反射电极150的交界处的高度差将导致局部区域的液晶配向不一致或是造成电场不均匀，进而造成双单元间距式半穿透半反射液晶显示面板漏光的问题。另外，透明电极140与反射电极150的交界处会造成双单元间距式半穿透半反射液晶显示面板的开口率(aperture ratio)降低。

图3示出了现有的一种单单元间距式(single cell gap)的液晶显示单元的结构图。请参照图3，液晶显示单元200与液晶显示单元100类似，不同之处在于：在液晶显示单元200中，透射区T的单元间距与反射区R的单元间距相同。由于透明电极240与反射电极250之间没有高度差，单单元间距式半穿透半反射液晶显示面板虽不会产生漏光或是开口率降低的问题，但是在同一驱动电压下，由于反射区R的透射率与透射区T的透射率不同，将造成单单元间距式半穿透半反射液晶显示面板的显示品质不佳。

图4示出了此种单单元间距式的液晶显示单元的透射率仿真图。请参照图4，由图4可以看出在相同外加电压条件下，反射区R与透射区T的透射率相差甚多。由图3与图4可知，此种单单元间距式的液晶显示单元并无法充分兼顾反射区R的透射率以及透射区T的透射率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能改善显示品质的半穿透半反射像素结构。

基于上述目的或其它目的，本发明提出一种半穿透半反射像素结构，包括一有源器件、一储存电容器、一透明电极以及一第一反射电极。其中，储存电容器包括一下电极、一浮置电极以及一上电极。上电极配置于下电极与浮置电极上方，且与有源器件电性连接。透明电极与上电极电性连接。第一反射电极与浮置电极电性连接，且与透明电极电性绝缘。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，其中有源器件例如包括薄膜晶体管。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，其中透明电极与第一反射电极例如位于同一平面上。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，其中第一反射电极例如配置于储存电容器上方。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，例如还包括一共享配线，配置于透明电极与第一反射电极之间。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，其中下电极与共享配线电性连接。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，其中上电极是由第一反射电极下方延伸至共享配线上方。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，例如还包括一第一介电层、一第二介电层以及一平坦层。第一介电层配置于透明电极与第一反射电极下方，以覆盖住下电极与浮置电极。第二介电层配置于第一介电层上，以覆盖住上电极。平坦层配置于第二介电层上，其中第一介电层、第二介电层与平坦层具有一第一接触窗，且透明电极以及第一反射电极通过第一接触窗分别与上电极以及浮置电极电性连接。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，例如还包括一第二反射电极，与上电极电性连接。

依照本发明较佳实施例所述的半穿透半反射像素结构，例如还包括一第一介电层、一第二介电层以及一平坦层。第一介电层配置于透明电极、第一反射电极与第二反射电极下方，以覆盖住下电极与浮置电极。第二介电层配置于第一介电层上，以覆盖住上电极。平坦层配置于第二介电层上，其中第一介电层、第二介电层与平坦层具有一第一接触窗与一第二接触窗，透明电极以及第一反射电极通过第一接触窗分别与上电极以及浮置电极电性连接，且第二反射电极通过第二接触窗与上电极电性连接。

依照本发明较佳实施例述的半穿透半反射像素结构，其中第二反射电极与第一反射电极的面积比值例如介于0.05至0.4之间。

本发明的半穿透半反射像素结构藉由调整上电极与浮置电极的重叠面积的大小，使反射区的透射率与透射区的透射率相近，因此可改善单单元间距式半穿透半反射液晶显示面板的显示品质。

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1示出了一种双单元间距式的液晶显示单元的结构图。

图2示出了一种双单元间距式的液晶显示单元的透射率仿真图。

图3示出了一种单单元间距式的液晶显示单元的结构图。

图4示出了一种单单元间距式的液晶显示单元的透射率仿真图。

图5A示出了本发明第一实施例的半穿透半反射像素结构的结构示意图。

图5B、5C分别示出了图5A的半穿透半反射像素结构沿A-A’、B-B’剖面线的剖面图。

图5D示出了图5A的半穿透半反射像素结构所形成的液晶显示单元沿C-C’剖面线的剖面图。

图5E示出了本发明第一实施例的半穿透半反射像素结构所构成的液晶显示单元的等效电路图。

图5F示出了以本发明第一实施例的半穿透半反射像素结构所构成的液晶显示单元的透射率仿真图。

图6A示出了本发明第二实施例的半穿透半反射像素结构的结构示意图。

图6B、6C分别示出了图6A的半穿透半反射像素结构沿A-A’、B-B’剖面线的剖面图。

图6D示出了图6A的半穿透半反射像素结构所形成的液晶显示单元沿C-C’剖面线的剖面图。

图6E示出了本发明第二实施例的半穿透半反射像素结构所构成的液晶显示单元的等效电路图。

图6F示出了以本发明第二实施例的半穿透半反射像素结构所构成的液晶显示单元的透射率仿真图。

附图符号说明

100、200、400、600：液晶显示单元

110、190、210、290：基板

120、220：薄膜晶体管

130、230、360、370、460、470：介电层

140、240、330、430：透明电极

150、250、340、540a、540b：反射电极

160、260、410、610：液晶层

170、270：间隔物

180、280、430、630：彩色滤光薄膜

300、500：半穿透半反射像素结构

310、510：有源器件

320、520：储存电容

322、522：下电极

324、524：浮置电极

326、526：上电极

350、550：共享配线

380、580：平坦层

390、590a、590b：接触窗

420、620：共享电极

T：透射区

R：反射区

具体实施方式

第一实施例

图5A示出了本发明第一实施例的半穿透半反射像素结构的结构示意图，其中的图(a)为半穿透半反射像素结构的俯视图，图(b)为图(a)的下一层结构的俯视图，图(c)为图(b)的下一层结构的俯视图。另外，图5B、5C分别示出了图5A的半穿透半反射像素结构沿A-A’、B-B’剖面线的剖面图。请同时参照图5A至5C。本发明第一实施例的半穿透半反射像素结构300位于一第一基板110之上，其具有两个区域，分别为透射区T与反射区R，且包括一有源器件310、一储存电容器320、一透明电极330、以及一第一反射电极340。储存电容器320又包括一下电极322、一浮置电极324以及上电极326。

有源器件310可作为透明电极330与第一反射电极340充电或放电的开关，其例如包括薄膜晶体管。上电极326配置于下电极322与浮置电极324的上方，且与有源器件310电性连接，其材料例如为金属或其它适当的导电材料。而透明电极330与上电极326电性连接，因此透明电极330可经由上电极326与有源器件310电性连接，其材料例如为铟锡氧化物或其它可透光的导电材料。第一反射电极340配置于储存电容器320的上方，与透明电极330位于同一平面上，且与储存电容器320的浮置电极324电性连接，但与透明电极330电性绝缘，其材料例如为金属或其它适当的可反光的导电材料。

另外，一共享配线350配置于透明电极330与第一反射电极340之间，并与下电极322电性连接。上电极326则由第一反射电极340下方延伸至共享配线350上方。

一般而言，电容器中通常配置有介电层。在本实施例的半穿透半反射像素结构300中，储存电容器320的中间配置有一第一介电层360。此第一介电层360配置于透明电极330与第一反射电极340下方，以覆盖下电极322与浮置电极324。第一反射电极340与上电极326所构成的电容器中则配置有一第二介电层370与一平坦层380。此第二介电层370配置于第一介电层360上，以覆盖住上电极326，平坦层380配置于第二介电层370上，以使第一反射电极340与透明电极330位于同一平面。第一介电层360、第二介电层370、平坦层380具有第一接触窗390，使透明电极330、第一反射电极340可通过第一接触窗390分别与上电极326、浮置电极324电性连接。

由于平坦层380的配置，使得第一反射电极340与透明电极330位于同一平面，因此本实施例的半穿透半反射像素结构300不会有局部区域的液晶配向不一致或是电场不均匀的问题，因此可改善单单元间距式半穿透半反式液晶面显示面板发生漏光的现象。

图5D示出了图5A的半穿透半反射像素结构所形成的液晶显示单元沿C-C’剖面线的剖面图。请参照图5D，此液晶显示单元400包括一半穿透半反射像素结构300、一液晶层410、一共享电极420、一彩色滤光薄膜430以及一第二基板190。其中液晶层410配置于半穿透半反射像素结构300与共享电极420之间，而共享电极420配置于彩色滤光薄膜430之下，彩色滤光薄膜430则配置于第二基板190之下。

图5E示出了本发明第一实施例的半穿透半反射像素结构所构成的液晶显示单元的等效电路图。请同时参照图5D与图5E，在图5D中的上电极326(或透明电极330)、下电极322分别构成图5E中的电容器C_st(T)的第一电极板(图5E中的C_st(T)下方的电极板)、第二电极板(图5E中的C_st(T)上方的电极板)；图5D中的透明电极330(或上电极326)、共享电极420分别构成图5E中的电容器C_lc(T)的第一电极板(图5E中的C_lc(T)下方的电极板)、第二电极板(图5E中的C_lc(T)上方的电极板)；图5D中的上电极326、第一反射电极340(或浮置电极324)分别构成图5E中的电容器C_st(R)的第一电极板(图5E中的C_st(R)下方的电极板)、第二电极板(图5E中的C_st(R)上方的电极板)；图5D中的第一反射电极340(或浮置电极324)、共享电极420分别构成图5E中的电容器C_lc(R)的第一电极板(图5E中的C_lc(R)下方的电极板)、第二电极板(图5E中的C_lc(R)上方的电极板)。

请继续续参照图5E，当有源器件310处于开启状态，一外加电压Va会施加于上电极326，以使电容器C_st(T)的第一电极板(即上电极326或透明电极330)、电容器C_lc(T)的第一电极板(即透明电极330)以及电容器C_st(R)的第一电极板(即上电极326)的电压皆为Va。由于电容器C_st(R)与电容器C_lc(R)串连，因此电压差(Va-Vcom)需分配于这两个电容器C_st(R)、C_lc(R)。如此，电容器C_lc(R)的第一电极板(即浮置电极324或第一反射电极340)的电压值Vf将会不同于外加电压Va。若改变上电极326与浮置电极324的重叠面积的大小，可以调整C_st(R)的值，亦即电容器C_lc(R)的第一电极板(即浮置电极324或第一反射电极340)的电压值Vf也会因此被调整。如上所述，藉由改变电压值Vf，可使反射区R的透射率接近透射区T的透射率。图5F示出了以本发明第一实施例的半穿透半反射像素结构所构成的液晶显示单元的透射率仿真图。请参照图5F，从图5F中，可以看出在相同的外加电压条件下，反射区R的透射率与透射区T的透射率相近。因此以本发明的半穿透半反射像素结构300所构成的单单元间距式半穿透半反射液晶显示面板的显示品质较佳。

第二实施例

图6A示出了本发明第二实施例的半穿透半反射像素结构的结构示意图，其中的图(a)为半穿透半反射像素结构的俯视图，图(b)为图(a)的下一层结构的俯视图，图(c)为图(b)的下一层结构的俯视图。另外，图6B、6C分别示出了图6A的半穿透半反射像素结构沿A-A’、B-B’剖面线的剖面图。请同时参考图6A至6C。本实施例的半穿透半反射像素结构500类似于第一实施例的半穿透半反射像素结构300，不同之处在于：半穿透半反射像素结构500包括一第二反射电极540b，其与上电极526电性连接、与第一反射电极540a电性绝缘，而第二反射电极540b与第一反射电极540a的面积比值例如介于0.05至0.4之间。

在本实施例的半穿透半反射像素结构500中，储存电容器520的中间配置有一第一介电层560，此第一介电层560配置于透明电极530、第一反射电极540a以及第二反射电极540b下方，以覆盖下电极522与浮置电极524。第一反射电极540a、第二反射电极540b与上电极526所构成的电容器中间则配置有一第二介电层570与一平坦层580，此第二介电层570配置于第一介电层560上，以覆盖住上电极526，平坦层580配置于第二介电层570上，以使第一反射电极540a、第二反射电极540b以及透明电极530位于同一平面。第一介电层560、第二介电层570、平坦层580具有第一第一接触窗590a与一第二接触窗590b，使透明电极530、第一反射电极540a通过第一接触590a各别与上电极526、浮置电极524电性连接，而第二反射电极540b可通过第二接触590b与上电极526电性连接。

图6D示出了图6A的半穿透半反射像素结构所形成的液晶显示单元沿C-C’剖面线的剖面图。请参照图6D，此液晶显示单元600类似于第一实施例所述的液晶显示单元400。图6E示出了本发明第二实施例的半穿透半反射像素结构所构成的液晶显示单元的等效电路图。请同时参考图6D与图6E，在图6D中的上电极526(或透明电极530)、下电极522分别构成图6E中的电容器C_st(T)的第一电极板、第二电极板；图6D中的透明电极530(或上电极526)、共享电极620分别构成图6E中的电容器C_lc(T)的第一电极板、第二电极板；图6D中的上电极526、第一反射电极540a(或浮置电极524)分别构成图5E中的电容器C_st(R)的第一电极板、第二电极板；图6D中的第一反射电极540a(或浮置电极524)、共享电极620分别构成图6E中的电容器C_lc(R)的第一电极板、第二电极板；图6D中的下电极522、第二反射电极540b(或上电极526)分别构成图5E中的电容器C’_st(R)的第一电极板、第二电极板。

与第一实施例相同地，若改变上电极526与浮置电极524的重叠面积的大小，可以调整C_st(R)的值，电容器C_lc(R)的第一电极板(即浮置电极524或第一反射电极540a)的电压值Vf也会因此被调整。藉由改变电压值Vf，可使反射区R的透射率接近透射区T的透射率。另外，由于第二反射电极540b的配置，可以使反射区R的透射率更接近透射区T的透射率。图6F示出了以本发明第二实施例的半穿透半反射像素结构所构成的液晶显示单元的透射率仿真图。请参照图6F，从图6F可以看出，在相同的外加电压条件下，反射区R的透射率与透光区T的透射率更为相近。因此以本发明第二实施例的半穿透半反射像素制作的单单元间距式半穿透半反射液晶显示面板的显示品质更佳。

综上所述，本发明的半穿透半反射像素结构至少具有以下优点：

一、本发明的半穿透半反射像素结的第一反射电极、第二反射电极与透明电极位于同一平面，不会有局部区域的液晶配向不一致或是电场不均匀的问题，可改善单单元间距式半穿透半反液晶面显示面板发生漏光的现象。

二、本发明的半穿透半反射像素结构藉由调整上电极与浮置电极的重叠面积的大小，使反射区的透射率与透射区的透射率相近，可改善单单元间距式半穿透半反射液晶显示面板的显示品质。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种半穿透半反射像素结构，包括：

有源器件；

储存电容器，包括：

下电极；

浮置电极；

上电极，配置于该下电极与该浮置电极上方，且与该有源器件电性连接；

透明电极，与该上电极电性连接；以及

第一反射电极，与该浮置电极电性连接，其中该第一反射电极与该透明电极电性绝缘。

2.如权利要求1所述的半穿透半反射像素结构，其中该有源器件包括薄膜晶体管。

3.如权利要求1所述的半穿透半反射像素结构，其中该透明电极与该第一反射电极位于同一平面上。

4.如权利要求1所述的半穿透半反射像素结构，其中该第一反射电极配置于该储存电容器上方。

5.如权利要求1所述的半穿透半反射像素结构，还包括共享配线，配置于该透明电极与该第一反射电极之间。

6.如权利要求5所述的半穿透半反射像素结构，其中该下电极与该共享配线电性连接。

7.如权利要求5所述的半穿透半反射像素结构，其中该上电极由该第一反射电极下方延伸至该共享配线上方。

8.如权利要求1所述的半穿透半反射像素结构，还包括：

第一介电层，配置于该透明电极与该第一反射电极下方，以覆盖住该下电极与该浮置电极；

第二介电层，配置于该第一介电层上，以覆盖住该上电极；以及

平坦层，配置于该第二介电层上，其中该第一介电层、该第二介电层与该平坦层具有第一接触窗，且该透明电极以及该第一反射电极通过该第一接触窗分别与该上电极以及该浮置电极电性连接。

9.如权利要求1所述的半穿透半反射像素结构，还包括第二反射电极，与该上电极电性连接。

10.如权利要求9所述的半穿透半反射像素结构，还包括：

第一介电层，配置于该透明电极、该第一反射电极与该第二反射电极下方，以覆盖住该下电极与该浮置电极；

平坦层，配置于该第二介电层上，其中该第一介电层、该第二介电层与该平坦层具有第一接触窗与第二接触窗，该透明电极以及该第一反射电极通过该第一接触窗分别与该上电极以及该浮置电极电性连接，且该第二反射电极通过该第二接触窗与该上电极电性连接。

11.如权利要求9所述的半穿透半反射像素结构，其中该第二反射电极与该第一反射电极的面积比值介于0.05至0.4之间。