TW201500826A - 畫素結構及顯示面板 - Google Patents

Abstract

畫素結構配置於一基板上，包括一資料線、一掃描線、一主動元件、一畫素電極、一第一共用電極以及一第二共用電極。掃描線與資料線彼此交叉設置。主動元件與資料線及掃描線電性連接。畫素電極與主動元件電性連接，其中畫素電極與資料線之間具有一第一投影距離。第一共用電極配置於畫素電極上方與畫素電極重疊，且第一共用電極具有複數個開口，暴露出畫素電極。第二共用電極配置於畫素電極下方且其投影與畫素電極重疊，其中第二共用電極與資料線之間具有一第二投影距離，且第二投影距離小於第一投影距離。

Description

畫素結構及顯示面板

本發明是有關於一種畫素結構及顯示面板，且特別是有關於一種高解析度的畫素結構及包含此畫素結構的顯示面板。

近年來隨著光電技術與半導體製造技術之成熟，帶動了平面顯示器(Flat Panel Display)之蓬勃發展。液晶顯示器基於其低電壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體積小等優點已取代傳統的陰極射線管顯示器，而成為近年來顯示器產品之主流。然而，液晶顯示器仍存在視角受限的問題。目前，能夠達成廣視角要求的技術包括了扭轉向列型(twisted nematic,TN)液晶加上廣視角膜(wide viewing film)、共平面切換式(in-plane switching,IPS)液晶顯示器、邊緣電場轉換型(Fringe Field Switching,FFS)液晶顯示器與多域垂直配向式(Multi-domain vertically alignment,MVA)液晶顯示器等。

以邊緣電場切換式液晶顯示器為例，各個畫素結構包括 一掃描線、一資料線、一主動元件、一畫素電極以及一共用電極。主動元件連接於掃描線以及資料線，其中掃描線用以控制主動元件的開啟與關閉以將資料線所傳遞的訊號輸入於畫素電極中。畫素電極與主動元件連接，共用電極連接至一共用電壓。一般來說，畫素結構中的儲存電容主要來自於共用電極與畫素電極之間的重合面積。然而，隨著畫素解析度的提升，單位畫素面積逐漸縮小，共用電極與畫素電極之間的重合面積亦縮小，導致畫素結構的儲存電容下降。如此一來，高解析度(Pixel per pitch；PPI)產品的畫素結構會面臨饋通電壓(V-feed through effect)過於嚴重的狀況。

本發明提供一種畫素結構，具有高解析度以及較大的儲存電容，且避免暗態漏光，以及減少資料線訊號轉換的功耗。

本發明提供一種顯示面板，具有較佳的顯示品質。

本發明的畫素結構配置於一基板上，包括一資料線、一掃描線、一主動元件、一畫素電極、一第一共用電極以及一第二共用電極。掃描線與資料線彼此交叉設置。主動元件與資料線及掃描線電性連接。畫素電極與主動元件電性連接，其中畫素電極與資料線之間具有一第一投影距離。第一共用電極配置於畫素電極上方與畫素電極重疊，且第一共用電極具有複數個開口，暴露出畫素電極。第二共用電極配置於畫素電極下方且其投影與畫素電極重疊，其中第二共用電極與資料線之間具有一第二投影距 離，且第二投影距離小於第一投影距離。

本發明的顯示面板包括一第一基板、一第二基板、一顯示介質、一資料線、一掃描線、一主動元件、一畫素電極、一第一共用電極以及一第二共用電極。顯示介質設置於第一基板與第二基板之間。資料線配置於第一基板上。掃描線配置於第一基板上，與資料線彼此交叉設置。主動元件配置於第一基板上，與資料線及掃描線電性連接。畫素電極配置於第一基板上，與主動元件電性連接，其中畫素電極與資料線之間具有一第一投影距離。第一共用電極配置於第一基板上，配置於畫素電極上方與畫素電極重疊，且第一共用電極具有複數個開口，暴露出畫素電極。第二共用電極配置於第一基板上，配置於畫素電極下方且其投影與畫素電極重疊，其中第二共用電極與資料線之間具有一第二投影距離，且第二投影距離小於第一投影距離。

在本發明的一實施例中，上述的第一共用電極未與資料線重疊。

在本發明的一實施例中，上述的第一共用電極更包括至少一開口暴露出資料線。

在本發明的一實施例中，上述的第一共用電極更包括至少一狹縫暴露出資料線。

在本發明的一實施例中，更包括一閘極絕緣層，配置於第二共用電極與畫素電極之間。

在本發明的一實施例中，更包括一介電層，配置於第一 共用電極與畫素電極之間。

在本發明的一實施例中，上述的第二共用電極的材料包括透明導電材料。

在本發明的一實施例中，上述的畫素電極的材料包括透明導電材料。

基於上述，在本發明的畫素結構及顯示面板中，畫素電極的上方與下方配置有第一共用電極與第二共用電極，且第二共用電極與資料線之間的第二投影距離小於畫素電極與資料線之間的第一投影距離。其中，第二共用電極遮蔽(shield)來自資料線的電場，以避免暗態漏光，且第二共用電極與畫素電極之間形成儲存電容，以有效地增加畫素的儲存電容，進而改善饋通電壓問題。如此一來，採用此畫素結構的顯示面板具有較佳的顯示品質，且使得高解析度產品具有較低的功率消耗(power consumption)。

為讓本發明的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。

100‧‧‧畫素結構

102‧‧‧基板

104‧‧‧閘極絕緣層

106‧‧‧介電層

110‧‧‧畫素電極

120‧‧‧第一共用電極

122‧‧‧開口

124‧‧‧狹縫

130‧‧‧第二共用電極

200‧‧‧顯示面板

220‧‧‧第二基板

230‧‧‧顯示介質

d1‧‧‧第一投影距離

d2‧‧‧第二投影距離

C‧‧‧通道

D‧‧‧汲極

G‧‧‧閘極

T‧‧‧主動元件

S‧‧‧源極

BM‧‧‧遮光圖案

DL‧‧‧資料線

SL‧‧‧掃描線

圖1A為根據本發明之一實施例的一種畫素結構的剖面示意圖。

圖1B為圖1A的一種例示性的上視示意圖，其中圖1A對應於圖1B之I-I’線。

圖2A為根據本發明之一實施例的一種畫素結構的剖面示意圖。

圖2B為圖2A的一種例示性的上視示意圖，其中圖2A對應於圖2B之I-I’線。

圖3為根據本發明之一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。

圖4A與圖4B為根據本發明一實驗例的顯示面板之一畫素結構中的電場強度與電場分佈圖。

圖5A與圖5B為根據比較例的顯示面板之一畫素結構中的電場強度與電場分佈圖。

圖6為根據本發明一實驗例的顯示面板，第二共用電極與資料線之間的第二投影距離d2與漏光程度之間的關係圖。

圖1A為根據本發明之一實施例的一種畫素結構的剖面示意圖，以及圖1B為圖1A的一種例示性的上視示意圖，其中圖1A對應於圖1B之I-I’線。請同時參照圖1A與圖1B，畫素結構100配置於一基板102上，包括一資料線DL、一掃描線SL、一主動元件T、一畫素電極110、一第一共用電極120以及一第二共用電極130。基板102之材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料或是其它可適用的材料，其中不透光/反射材料例如是導電材料、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料。特別說明的是， 雖然在本實施例中是以圖1B來代表具有圖1A所示之剖面結構的畫素結構為例，但本發眀不限於此，換言之，具有圖1A所示之剖面結構的畫素結構可以具有圖1B以外的其他上視結構，圖1B僅為其中一種例示性實例。

掃描線SL與資料線DL彼此交叉設置。主動元件T與資料線DL及掃描線SL電性連接。在本實施例中，主動元件T例如是薄膜電晶體，其包括閘極G、通道C、源極S以及汲極D。閘極G與掃描線SL電性連接。通道C例如是位於閘極G的上方。此外，畫素結構100更包括閘極絕緣層104，設置於閘極G與通道C之間。源極S以及汲極D例如是位於通道C的上方，且源極S與資料線DL電性連接。再者，畫素結構100更包括介電層106，其覆蓋主動元件T。通道C材料可以是任何半導體材料，例如是矽半導體材料或是金屬氧化物半導體材料，矽半導體材料例如是非晶矽、複晶矽、單晶矽等，金屬氧化物半導體材料例如是銦鎵鋅氧化物(IGZO)、鋁鋅氧化物(AZO)等，但不限於此。資料線DL以及源極S與汲極D的材料可以是金屬材料或其他導電材料或是金屬材料與其它導材料的堆疊層，所述導電材料包括合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其它合適的材料。掃描線SL與閘極G的材料可以是金屬材料或其他導電材料或是金屬材料與其它導材料的堆疊層，所述導電材料包括合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其它合適的材料。

畫素電極110與主動元件T電性連接，其中畫素電極110與資料線DL之間具有一第一投影距離d1。在本實施例中，畫素電極110是與汲極D電性連接。畫素電極110例如是配置於閘極絕緣層104上，換言之，畫素電極110與資料線DL一同位於閘極絕緣層104上。第一投影距離d1例如為2um~10um_，但不限於此。畫素電極110的材料可為透明導電材料，其包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。

第一共用電極120配置於畫素電極110上方與畫素電極110重疊，且第一共用電極120具有複數個開口122，暴露出畫素電極110。在本實施例中，開口122的形狀例如是長條狀。在本實施例中，第一共用電極120與資料線DL例如是不重疊，也就是說，第一共用電極120的至少一開口122的寬度例如是大於或等於資料線DL的寬度，以暴露出整個資料線DL。開口122的寬度例如為2um~20um，但不限於此。在一實施例中，第一共用電極120也可以是暴露出部分資料線DL，而部分第一共用電極120與部分資料線DL重疊。由於第一共用電極120與資料線DL不重疊或具有較小的重疊面積，因此第一共用電極120與資料線DL之間不形成補償電容Cdc或者是具有較小的補償電容Cdc。第一共用電極120的材料可為透明導電材料，其包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。此外，第 一共用電極120例如是電性連接至共用電壓(common voltage)。

第二共用電極130配置於畫素電極110下方且其投影與畫素電極110重疊，其中第二共用電極130與資料線DL之間具有一第二投影距離d2，且第二投影距離d2小於第一投影距離d1。也就是說，部分第二共用電極130與畫素電極110完全重疊，且第二共用電極130的面積大於畫素電極110的面積。在本實施例中，第二共用電極130例如是配置於基板102上，且第二共用電極130的形成例如是在掃描線SL之後以及閘極絕緣層104之前。特別說明的是，第二投影距離d2小於第一投影距離d1，其中第二投影距離d2可以是為小於、等於或大於0的數值。當第二投影距離d2為等於或大於0(如圖1A所示)的數值時，第二共用電極130與資料線DL不重疊。然而，在另一實施例中，第二共用電極130也可以與資料線DL重疊，也就是第二投影距離d2小於0。第二共用電極130第二投影距離d2例如為-1至3微米，但不限於此。在本實施例中，第二共用電極130的材料可為透明導電材料，其包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。第二共用電極130例如是電性連接至共用電壓。

在本實施例中，閘極絕緣層104例如是更配置於第二共用電極130與畫素電極110之間。閘極絕緣層104的材料可為氧化矽、氮化矽或其他合適的材料。介電層106例如是更配置於第 一共用電極120與畫素電極110之間。介電層106的材料可為氧化矽、氮化矽或其他合適的材料。

在本實施例中，是以第一共用電極120具有多個開口122為例，但在另一實施例中，如圖2A與圖2B所示，第一共用電極120也可以具有多個狹縫124，其中至少一狹縫124暴露出資料線DL。狹縫124的寬度例如為2um~8um，但不限於此。

在上述實施例中，畫素電極110的上方與下方配置有第一共用電極120與第二共用電極130，且第二共用電極130與資料線DL之間的第二投影距離d2小於畫素電極110與資料線DL之間的第一投影距離d1。也就是說，第二共用電極130與畫素電極110完全重疊且第二共用電極130的尺寸大於畫素電極110的尺寸，因此第二共用電極130與畫素電極110之間形成儲存電容。此外，第二共用電極130與畫素電極110之間的儲存電容會與第一共用電極120與畫素電極110之間的儲存電容並連，以有效地增加畫素內的儲存電容。另一方面，第二共用電極130能作為遮蔽金屬(shielding metal)遮蔽來自資料線DL的電場。詳細的說，第一共用電極120與資料線DL配置成不重疊或第一共用電極120的開口122至少暴露出部分資料線DL，能有效地降低第一共用電極120與資料線DL之間的補償電容Cdc，但此舉可能會導致嚴重漏光現象。然而，在本實施例中，第二共用電極130遮蔽來自資料線DL的電場，能有效地避免暗態漏光。因此，畫素結構具有較小的補償電容Cdc、較小的寄生電容Cpd以及較大的儲存電容 Cst，且能避免暗態漏光以及降低饋通電壓，使得畫素結構具有較佳的元件特性。

圖3為根據本發明之一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。請參照圖3，顯示面板200包括一第一基板102、一第二基板220、一顯示介質230、一資料線DL、一掃描線SL、一主動元件T、一畫素電極110、一第一共用電極120以及一第二共用電極130。必須說明的是，雖然在圖3中僅繪示出顯示面板中的其中一個畫素結構為例來說明。此領域技術人員應當可以瞭解，顯示面板是由多個陣列排列的畫素結構所構成。資料線DL配置於第一基板102上。

第二基板220設置在第一基板102的對向。第二基板220例如是彩色濾光基板，其包括基板(未繪示)、電極層(未繪示)、彩色濾光圖案(未繪示)以及遮光圖案(未繪示)。顯示介質230設置於第一基板102與第二基板220之間。顯示介質230可包括液晶分子、電泳顯示介質、或是其它可適用的介質。在本實施例中，顯示介質230例如是液晶分子當作範例，但不限於此。再者，液晶分子較佳地係以可被水平電場轉動或切換的液晶分子或者是可被橫向電場轉動或切換的液晶分子為範例，但不限於此。換言之，本實施例之顯示面板200可以是邊緣電場轉換型液晶顯示器或其他液晶顯示器。

掃描線SL配置於第一基板102上，與資料線DL彼此交叉設置。主動元件T配置於第一基板102上，與資料線DL及掃 描線SL電性連接。畫素電極110配置於第一基板102上，與主動元件T電性連接，其中畫素電極110與資料線DL之間具有一第一投影距離d1。第一共用電極120配置於第一基板102上，配置於畫素電極110上方與畫素電極110重疊，且第一共用電極120具有複數個開口122，暴露出畫素電極110。第二共用電極130配置於第一基板102上，配置於畫素電極110下方且其投影與畫素電極110重疊，其中第二共用電極130與資料線DL之間具有一第二投影距離d2，且第二投影距離d2小於第一投影距離d1。其中，資料線DL、掃描線SL、主動元件T、畫素電極110、第一共用電極120以及第二共用電極130的配置方式與材料可以參照前一實施例中所述，於此不贅述。再者，圖3中是以第一共用電極120具有開口122為例，但第一共用電極120也可以具有如圖2A與圖2B所示的狹縫124。

一般來說，隨著單位畫素面積逐漸縮小，畫素結構會因儲存電容下降而面臨饋通電壓過大的狀況。此外，遮光圖案的尺寸亦會隨著畫素面積逐漸縮小，導致漏光的情況可能較為嚴重。然而，在本實施例之顯示面板200的畫素結構中，第二共用電極130遮蔽來自資料線DL的電場，能有效地避免漏光現象。此外，第一共用電極120與資料線DL之間具有降低的補償電容Cdc，資料線DL與畫素電極110之間具有降低的寄生電容Cpd，以及第二共用電極130與畫素電極110之間的儲存電容會與第一共用電極120與畫素電極110之間的儲存電容並連，以有效地增加畫素內的 儲存電容。如此一來，可以有效地降低畫素結構的饋通電壓，以及避免暗態漏光。因此，顯示面板能具有較佳的顯示品質、較高的解析度以及較低的功率消耗。

接下來將以實驗例來說明本發明之顯示面板具有避免漏光的功效。圖4A與圖4B為根據本發明一實驗例的顯示面板之一畫素結構中的電場強度與電場分佈圖，以及圖5A與圖5B為根據比較例的顯示面板之一畫素結構中的電場強度與電場分佈圖，其中為了方便理解，於圖4B與圖5B中繪示出所對應的畫素結構以及遮光圖案(BM)的相對位置，畫素結構可以參照前文實施例，於此不贅述。在實驗例中，第二共用電極130與資料線DL之間的第二投影距離d2小於畫素電極110與資料線DL之間的第一投影距離d1，而在比較例中，第二共用電極130與資料線DL之間的第二投影距離d2大於畫素電極110與資料線DL之間的第一投影距離d1，其中資料線DL的訊號強度為8V。由圖4A至圖5B可知，相較於比較例具有較寬的電場以及導致漏光面積增加，實驗例具有較窄的電場以及降低的漏光面積。也就是說，為了要降低漏光面積，比較例所示之顯示面板必須增加遮光圖案的面積，如此導致畫素結構的開口率降低。然而，在本發明之實驗例的畫素結構中，第二共用電極可以有效地遮蔽來自資料線的電場，以達到避免漏光的目的。因此，本發明之實驗例的畫素結構可以具有較高的開口率。

圖6為根據本發明一實驗例的顯示面板，第二共用電極 與資料線之間的第二投影距離d2與漏光程度之間的關係圖。由圖6可知，以遮光圖案的寬度為8μm為例，在第二投影距離d2小於第一投影距離d1的條件下，當第二投影距離d2為-1μm至3μm，第二共用電極的設置確實可以大幅降低漏光情況的發生。

綜上所述，在本發明的畫素結構及顯示面板中，畫素電極的上方與下方配置有第一共用電極與第二共用電極，且第二共用電極與資料線之間的第二投影距離小於畫素電極與資料線之間的第一投影距離。第二共用電極遮蔽來自資料線的電場，能有效地避免暗態漏光。此外，第二共用電極與畫素電極之間形成儲存電容，能有效地增加畫素的儲存電容，進而降低畫素結構的饋通電壓。因此，採用此畫素結構的顯示面板具有較佳的顯示品質，且使得高解析度產品具有較低的功率消耗。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧畫素結構

102‧‧‧基板

104‧‧‧閘極絕緣層

106‧‧‧介電層

110‧‧‧畫素電極

120‧‧‧第一共用電極

122‧‧‧開口

130‧‧‧第二共用電極

d1‧‧‧第一投影距離

d2‧‧‧第二投影距離

DL‧‧‧資料線

Claims (9)

1. 一種畫素結構，配置於一基板上，包括：一資料線；一掃描線，與該資料線彼此交叉設置；一主動元件，與該資料線及該掃描線電性連接；一畫素電極，與該主動元件電性連接，其中該畫素電極與該資料線之間具有一第一投影距離；一第一共用電極，配置於該畫素電極上方與該畫素電極重疊，且該第一共用電極具有複數個開口，暴露出該畫素電極；以及一第二共用電極，配置於該畫素電極下方且其投影與該畫素電極重疊，其中該第二共用電極與該資料線之間具有一第二投影距離，且該第二投影距離小於該第一投影距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第一共用電極未與該資料線重疊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第一共用電極更包括至少一開口暴露出該資料線。
4. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第一共用電極更包括至少一狹縫暴露出該資料線。
5. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，更包括一閘極絕緣層，配置於該第二共用電極與該畫素電極之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，更包括一介電層，配置於該第一共用電極與該畫素電極之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第二共用電極的材料包括透明導電材料。
8. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該畫素電極的材料包括透明導電材料。
9. 一種顯示面板，包括：一第一基板；一第二基板；一顯示介質，設置於該第一基板與該第二基板之間；一資料線，配置於該第一基板上；一掃描線，配置於該第一基板上，與該資料線彼此交叉設置；一主動元件，配置於該第一基板上，與該資料線及該掃描線電性連接；一畫素電極，配置於該第一基板上，與該主動元件電性連接，其中該畫素電極與該資料線之間具有一第一投影距離；一第一共用電極，配置於該第一基板上，配置於該畫素電極上方與該畫素電極重疊，且該第一共用電極具有複數個開口，暴露出該畫素電極；以及一第二共用電極，配置於該第一基板上，配置於該畫素電極下方且其投影與該畫素電極重疊，其中該第二共用電極與該資料線之間具有一第二投影距離，且該第二投影距離小於該第一投影距離。