TWI399601B - 薄膜電晶體基板及液晶顯示面板 - Google Patents

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Young Ran Chuang
Chih Yung Hsieh
Chien Hong Chen
Ju Hsien Chen
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Description

薄膜電晶體基板及液晶顯示面板
本發明係關於一種液晶顯示面板，特別關於一種液晶顯示面板及其薄膜電晶體基板。
液晶顯示(Liquid Crystal Display,LCD)裝置以其耗電量低、發熱量少、重量輕、以及非輻射性等等優點，已經被使用於各式各樣的電子產品中，並且逐漸地取代傳統的陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)顯示裝置。
一般而言，液晶顯示裝置主要包含一液晶顯示面板(LCD Panel)以及一背光模組(Backlight Module)。其中，液晶顯示面板主要具有一薄膜電晶體基板、一彩色濾光基板以及一液晶層，且兩基板上設有複數個陣列排列的畫素。背光模組可將一光源的光線均勻地分佈到液晶顯示面板，並經由各畫素顯示色彩而形成一圖案。然而，由於各畫素夾設於兩基板間的液晶層間的電壓-穿透率曲線會隨著使用者觀看液晶顯示面板的角度(例如正看及側看)而有所不同，因此於不同視角觀看顯示面板時將會有色偏的現象產生。
為改善色偏現象，已有多種習知技術研發出來，其中大多的技術特徵是將單一畫素之畫素電極區分成一暗區及一亮區，藉由此兩區正看及側看的電壓-穿透率曲線不同，而具有相互補償的效果，以達到降低色偏的目的。
習知畫素電極的分割方式是將亮區A1及暗區A2分為上下兩區，如圖1A的示意圖所示，但此種設計在顯示中低灰階時，人眼會有網狀暗帶(mesh mura)的感覺。另一種分割方式是將亮區A1及暗區A2分為左右兩區，如圖1B的示意圖所示，此種設計雖在畫素邊界上的處理較容易，可以得到較好的液晶效率。但當兩側反極性的資料線DL同時送出訊號時，會有一側受到較強的電容耦合(coupling)作用，因此，畫素之寄生電容受到兩側資料線的影響時較不易平衡。再一種分割方式是暗區A2包圍亮區A1的設計，如圖1C的示意圖所示，此種設計對資料線影響時雖然有較好的平衡效果，但由於暗區A2與亮區A1的交界處過長而造成液晶的效率變差及穿透率下降的缺點。
因此，如何提供一種液晶顯示面板及薄膜電晶體基板，使其具有低色偏技術之優點但無上述習知技術的缺點，以提升顯示面板之顯示效能，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠達到低色偏技術之優點但無上述習知技術之缺點的液晶顯示面板及薄膜電晶體基板。
為達上述目的，依據本發明之一種薄膜電晶體基板包含一基板、複數資料線與複數掃瞄線及複數畫素電極。該等資料線與掃瞄線相交設置於基板上，該等資料線與該等掃瞄線可定義出複數個畫素區。該等畫素電極對應設置於該等畫素區內。至少二狹縫設置於各該畫素電極內，該等狹縫分別將該畫素電極區分為至少兩第一區及至少兩第二區，該等第一區及該等第二區係電性隔離，且該等第一區係對角設置，該等第二區係對角設置。
為達上述目的，依據本發明之一種液晶顯示面板包含一第一基板、一第二基板、一液晶材料層、複數條資料線與複數條掃瞄線以及複數個畫素電極。液晶材料層夾設於第一基板與第二基板之間。該等資料線與掃瞄線相交設置於第二基板上，且該等資料線與該等掃瞄線可定義出複數個畫素區。該等畫素電極對應設置於該等畫素區內。至少二狹縫設置於各該畫素電極內，該等狹縫分別將該畫素電極區分為至少兩第一區及至少兩第二區，該等第一區及該等第二區係電性隔離，且該等第一區係對角設置，該等第二區係對角設置。
為達上述目的，依據本發明之一種薄膜電晶體基板包含一基板、複數條資料線與複數條掃瞄線及複數個畫素電極。該等資料線與掃瞄線相交設置於該基板上，該等資料線與掃瞄線可定義出複數個畫素區。該等畫素電極對應設置於該等畫素區內，該等畫素電極由一第一導電層所形成。至少二狹縫設置於各該畫素電極內，該等狹縫分別將該畫素電極區分為至少一第一區及至少兩第二區，該第一區分離該等第二區，該等第二區係由一第二導電層電性連接，且該第一區及該等第二區係電性隔離。
為達上述目的，依據本發明之一種液晶顯示面板包含一第一基板、一第二基板、一液晶材料層、複數條資料線與複數條掃瞄線及複數個畫素電極。液晶材料層夾設於該第一基板與該第二基板之間。該等資料線與掃瞄線相交設置於該第二基板上，該等資料線與掃瞄線可定義出複數個畫素區。該等畫素電極對應設置於該等畫素區內，該等畫素電極由一第一導電層所形成。至少二狹縫設置於各該畫素電極內，該等狹縫分別將該畫素電極區分為至少一第一區及至少兩第二區，該第一區分離該等第二區，該等第二區係由一第二導電層電性連接，且該第一區及該等第二區係電性隔離。
承上所述，依據本發明之一種薄膜電晶體基板及液晶顯示面板，因各畫素電極分別具有至少二狹縫，且該等狹縫分別將畫素電極區分為至少兩第一區及至少兩第二區，並且該等第一區與該等第二區係分別彼此對角設置。其中，第一區例如可為一暗區(或亮區)，第二區例如可為一亮區(或暗區)。因此，與習知之畫素電極之分割方式不同，本發明藉由對角設置方式，可避免亮暗區上下設置所產生之網狀暗帶之缺點，亦可平衡左、右兩側資料線訊號抖動所產生之電容耦合效應，更可減少亮暗區相互包設而導致亮暗區界線過長之缺點，進而提升液晶顯示效率及顯示品質。所以本發明不僅具有低色偏技術之優點而改善色偏現象，並且能夠避免習知技術之缺點。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種薄膜電晶體基板及液晶顯示面板。
第一實施例
圖2A係為本發明第一實施例之一種液晶顯示面板之薄膜電晶體基板1單一畫素區P的佈線示意圖，圖2B係為圖2A中之A區的放大示意圖。其中，液晶顯示面板可更包含一彩色濾光基板(圖未顯示)及一液晶材料層(圖未顯示)，液晶材料層夾設於兩基板之間。
薄膜電晶體基板1包含一基板11、複數資料線DN 及DN+1 、複數掃瞄線(圖未顯示)以及複數畫素電極12。其中，基板11係為玻璃基板，而該等資料線與該等掃瞄線交錯設置於基板11上，該等資料線與該等掃瞄線定義出複數畫素區P，且資料線及掃瞄線設置於畫素區之周圍，而該等畫素電極12對應設置於該等畫素區P內。
其中，畫素電極12對應設置於畫素區P內，且畫素電極12係藉由一第一導電層所形成，第一導電層係為一透明電極層，其例如係為銦錫氧化物(indium-tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(indium-zinc oxide,IZO)、鋁鋅氧化物(aluminum-zinc oxide,AZO)、鎵鋅氧化物(GZO)或鋅氧化物(zinc oxide,ZnO)。
畫素電極12具有至少兩狹縫S11、S12，且狹縫S11、S12分別將畫素電極12區分為至少兩第一區121、122及至少兩第二區123、124，第一區121、122及第二區123、124係電性隔離，且第一區121、122係對角設置，第二區123、124係對角設置。其中，第一區可為暗區，第二區可為亮區，反之亦可。第一區121、122及第二區123、124的形狀可為任意幾合形狀，例如為長條形或＜形，於此第一區及第二區係以＜形為例。
另一角度來說，如圖2A所示，狹縫S11、S12將畫素電極區分為至少一第一區及至少兩第二區，且第一區(由121與122所構成)分離第二區123、124。其中，第一區係藉由第一導電層電性連接121與122所形成，而第二區123及124係藉由一第二導電層M12電性連接。第二導電層M12係可為薄膜電晶體製程之第一金屬層(俗稱M1層)或第二金屬層(俗稱M2層)。
圖3A至圖3C分別為圖2A中沿線段B-B之不同態樣的剖面示意圖。如圖3A所示，第二導電層M12係以薄膜電晶體製程之第一金屬層(M1)為例。其中，第二導電層M12之上依序設置一絕緣層(以SiN為例)125及一鈍化層(passivation layer)126。第二區123、124藉由導電孔(via)V與第二導電層M12電性連接。
如圖3B所示，第二導電層M12係以薄膜電晶體製程之第二金屬層(M2)為例。其中，第二區123、124藉由導電孔(via)V與第二導電層M12電性連接。
如圖3C所示，第二導電層M12更可藉由一絕緣層125與一第三導電層M13重疊設置。如此，第二導電層M12與第三導電層M13可形成儲存電容，並可因此降低其他區域之儲存電容的面積，藉此可提升畫素之開口率。於本實施例中，第二導電層M12係為薄膜電晶體製程俗稱之M2層，第三導電層M13係為薄膜電晶體製程俗稱之M1層。
此外，圖3C所示之態樣可同時參照圖2B所示，第二導電層M12可突出於第三導電層M13之一部分，該突出部分C係左右對稱。藉此，當第二導電層M12或第三導電層M13若因製程變異因素而產生移位時，該突出部分C可使得第二導電層M12及第三導電層M13所形成之電容值仍保持相同，即達到自我補償的效果。另外，該突出部分C亦可讓第二導電層M12在未形成導電孔V的情況下，藉由雷射照射而與第一導電層電性連接。
第二實施例
圖4A及圖4B係顯示本發明第二實施例之一種液晶顯示面板。液晶顯示面板包含一第一基板2、一第二基板3及夾置於第一基板2與第二基板3之間的液晶材料層(圖未顯示)。其中，圖4A係顯示第一基板2，且第一基板2係以薄膜電晶體基板為例；圖4B係顯示第二基板3，且第二基板3係以彩色濾光基板為例。
如圖4A所示，複數條資料線DN 、DN+1 與複數條掃瞄線SM 、SM+1 相交設置於該第一基板2上，資料線與掃瞄線可定義出複數個畫素區P。圖4A係為單一畫素區P的佈線示意圖。
複數個畫素電極22對應設置於複數個畫素區P內。在本實施例中可視為一個畫素區P內包含二個對稱設置的畫素電極22，畫素電極22係由一第一導電層所形成，並具有至少兩狹縫S21、S22，且狹縫S21、S22分別將畫素電極22區分為至少兩第一區221、222及至少兩第二區223、224，第一區221、222及第二區223、224係電性隔離，且第一區221、222係對角設置，第二區223、224係對角設置。其中，第一區可為暗區，第二區可為亮區，反之亦可。第一區221、222及第二區的形狀223、224可為任意幾合形狀，例如為長條形或＜形，於此第一區及第二區係以長條形為例。
另一角度來說，如圖4A所示，狹縫S21、S22將畫素電極22區分為至少一第一區及至少兩第二區，且第一區(由221與222所構成)分離第二區223、224。其中，第一區係藉由第一導電層電性連接121與122所形成，而第二區223及224係藉由一第二導電層M22電性連接。第二導電層M22係可為薄膜電晶體製程之第一金屬層(俗稱M1層)或第二金屬層(俗稱M2層)。第二導電層M22之態樣可參考圖3A至圖3C，於此不再贅述。需說明的是，第二導電層M22亦可藉由一絕緣層與一第三導電層形成一儲存電容(請參考圖3C所示)。
如圖4B所示，在本實施例中，第二基板3為彩色濾光基板，其具有一共同電極層31及一遮光層32。其中，共同電極層31與畫素電極22相對而設，並與畫素電極22形成畫素電容。遮光層32例如為一含鉻抗反射材質的黑色矩陣層，並設置於各畫素區P的周緣。
另外，共同電極層31具有至少一狹縫S31，該狹縫S31與資料線DN 、DN+1 重疊設置。圖5係為圖4A及圖4B中沿線段D-D之剖面示意圖。如圖5所示，狹縫S31與資料線DN 重疊設置，且狹縫S31係由遮光層32遮蔽，故在畫素區P中，不會有狹縫S31所造成的暗紋，進而提升穿透率，並同時藉由狹縫S31達到多區域配向的效果。
此外，狹縫S31之寬度大於資料線DN 之寬度，使得共同電極層31不與資料線DN 重疊設置，藉此能夠降低資料線DN 和共同電極層31之間的寄生電容，進而避免資料訊號之波形受到電阻-電容效應的影響而失真。在本實施例中，畫素電極22係與資料線DN 重疊設置，且共同電極層31之位於狹縫S31之邊緣與該畫素電極22之邊緣之水平距離d係介於4～8微米之間。若共同電極層31與畫素電極22之邊緣離得太遠，除了會使畫素電容值降低外，狹縫S31所形成的暗紋也會變大，甚至會超越遮光層32的遮蔽而降低顯示面板的穿透率；若兩者離得太近，則會有共同電極層31與資料線DN 之電容耦合效應產生，使液晶倒向錯誤導致液晶使用效率的下降，此現象也會降低顯示面板整體的穿透率，故共同電極層31與畫素電極22應具有一較佳距離範圍，而在本實施例中，此距離範圍為4～8微米之間。
第三實施例
圖6A及圖6B係顯示本發明第三實施例之一種液晶顯示面板。液晶顯示面板包含一第一基板4、一第二基板5及夾置於第一基板4與第二基板5之間的液晶材料層(圖未顯示)。其中，圖6A係顯示第一基板4，且第一基板4係以薄膜電晶體基板為例；圖6B係顯示第二基板5，且第二基板5係以彩色濾光基板為例。
如圖6A所示，複數條資料線DN 、DN+1 與複數條掃瞄線SM 、SM+1 相交設置於該第一基板4上，資料線與掃瞄線可定義出複數個畫素區P。圖6A係為單一畫素區P的佈線示意圖。
複數個畫素電極42對應設置於複數個畫素區P內。畫素電極42係由一第一導電層所形成，並具有至少兩狹縫S41、S42，且狹縫S41、S42分別將畫素電極42區分為至少兩第一區421、422及至少兩第二區423、424，第一區421、422及第二區423、424係電性隔離，且第一區421、422係對角設置，第二區423、424係對角設置。其中，第一區可為暗區，第二區可為亮區，反之亦可。第一區421、422及第二區423、424的形狀可為任意幾合形狀，例如為長條形或＜形，於此第一區及第二區係以＜形為例。
另一角度來說，如圖6A所示，狹縫S41、S42將畫素電極42區分為至少一第一區及至少兩第二區，且第一區421、422(亦可視為相連之單一第一區)分離第二區423、424。其中，第一區421及422係藉由第一導電層電性連接，而第二區423及424係藉由一第二導電層M42電性連接。第二導電層M42係可為薄膜電晶體製程之第一金屬層(俗稱M1層)或第二金屬層(俗稱M2層)。第二導電層M42之態樣可參考圖3A至圖3C，於此不再贅述。需說明的是，第二導電層M42亦可藉由一絕緣層與一第三導電層形成一儲存電容(請參考圖3C所示)。
如圖6B所示，在本實施例中，第二基板5為彩色濾光基板，其具有一共同電極層51及一遮光層52。其中，共同電極層51與畫素電極42相對而設，並與畫素電極42形成畫素電容。遮光層52例如為一含鉻抗反射材質的黑色矩陣層，並設置於各畫素區P的周緣。
另外，共同電極層51具有至少一狹縫S51，該狹縫S51與資料線DN 、DN+1 重疊設置。狹縫S51之特徵可參考圖5所示，狹縫51與可資料線DN 重疊設置，且狹縫S51係由遮光層52遮蔽，故在畫素區P中，不會有狹縫S51所造成的暗紋，進而提升穿透率，並同時藉由狹縫S51達到多區域配向的效果。此外，狹縫S51之寬度可大於資料線DN 之寬度，藉此能夠降低資料線DN 和共同電極層31之間的寄生電容，進而避免資料訊號失真。
綜上所述，依據本發明之一種薄膜電晶體基板及液晶顯示面板，因各畫素電極分別具有至少二狹縫，且該等狹縫分別將畫素電極區分為至少兩第一區及至少兩第二區，並且該等第一區與該等第二區係分別彼此對角設置。其中，第一區例如可為一暗區(或亮區)，第二區例如可為一亮區(或暗區)。因此，與習知之畫素電極之分割方式不同，本發明藉由對角設置方式，可避免亮暗區上下設置所產生之網狀暗帶之缺點，亦可平衡左、右兩側資料線訊號抖動所產生之電容耦合效應，更可減少亮暗區相互包設而導致亮暗區界線過長之缺點，進而提升液晶顯示效率及顯示品質。所以本發明不僅具有低色偏技術之優點而改善色偏現象，並且能夠避免習知技術之缺點。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1．．．薄膜電晶體基板
11．．．基板
12、22、42．．．畫素電極
121、122、221、222、421、422．．．第一區
123、124、223、224、423、424．．．第二區
125．．．絕緣層
126．．．鈍化層
2、4．．．第一基板
3、5．．．第二基板
31、51．．．共同電極層
32、52．．．遮光層
33．．．黑色矩陣層
A1．．．亮區
A2．．．暗區
C．．．突出部分
d．．．水平距離
DL、DN 、DN+1 ．．．資料線
M12、M22、M42．．．第二導電層
M13．．．第三導電層
P．．．畫素區
S11、S12、S21、S22、S31、S41、S42、S51．．．狹縫
SM 、SM+1 ．．．掃瞄線
V．．．導電孔
圖1A至圖1C為習知技術之畫素電極切割方式的示意圖；
圖2A及圖2B為本發明第一實施例之一種液晶顯示面板的示意圖；
圖3A至圖3C為本發明較佳實施例之薄膜電晶體基板之畫素電極之第二區電性連接的示意圖；
圖4A及圖4B為本發明第二實施例之一種液晶顯示面板的示意圖；
圖5為本發明較佳實施例之一種液晶顯示面板之共同電極層所具有之狹縫的示意圖；以及
圖6A及圖6B為本發明第三實施例之一種液晶顯示面板的示意圖。
1．．．薄膜電晶體基板
11．．．基板
12．．．畫素電極
121、122．．．第一區
123、124．．．第二區
DN 、DN+1 ．．．資料線
M12．．．第二導電層
M13．．．第三導電層
P．．．畫素區
S11、S12．．．狹縫

Claims (10)

  1. 一種液晶顯示面板，包含：一第一基板；一第二基板，具有一共同電極層；一液晶材料層夾設於該第一基板與該第二基板之間；複數條資料線與複數條掃瞄線相交設置於該第一基板上，該複數條資料線與該複數條掃瞄線可定義出複數個畫素區；複數個畫素電極對應設置於該複數個畫素區內；以及至少二狹縫設置於各該畫素電極內，該等狹縫分別將該畫素電極區分為至少兩第一區及至少兩第二區，該等第一區及該等第二區係電性隔離，且該等第一區係對角設置，該等第二區係對角設置；其中該共同電極層與該等畫素電極相對而設；其中該共同電極層具有至少一第二狹縫與該等資料線中對應之一資料線重疊設置，該等畫素電極中對應該資料線之一畫素電極係與該資料線重疊設置，該共同電極層之位於該第二狹縫之邊緣與該畫素電極之邊緣之水平距離介於4~8微米之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該等畫素電極係由一第一導電層所形成，該等第二區係藉由一第二導電層電性連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示面板，其中該第二導電層係藉由一絕緣層與一第三導電層重疊設 置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第二狹縫之寬度大於該資料線之寬度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該等第一區及該等第二區的形狀係為長條形或＜形。
  6. 一種液晶顯示面板，包含：一第一基板：一第二基板，具有一共同電極層；一液晶材料層夾設於該第一基板與該第二基板之間；複數條資料線與複數條掃瞄線相交設置於該第一基板上，該複數條資料線與該複數條掃瞄線可定義出複數個畫素區；複數個畫素電極對應設置於該複數個畫素區內，該等畫素電極由一第一導電層所形成；以及至少二狹縫設置於各該畫素電極內，該等狹縫分別將該畫素電極區分為至少一第一區及至少兩第二區，該第一區分離該等第二區，該等第二區係由一第二導電層電性連接，且該第一區及該等第二區係電性隔離；其中該共同電極層與該等畫素電極相對而設；其中該共同電極層具有至少一第二狹縫與該等資料線中對應之一資料線重疊設置，該等畫素電極中對應該資料線之一畫素電極係與該資料線重疊設置，該 共同電極層之位於該第二狹縫之邊緣與該畫素電極之邊緣之水平距離介於4~8微米之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示面板，其中該第二導電層係藉由一絕緣層與一第三導電層重疊設置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示面板，其中該第二狹縫之寬度大於該資料線之寬度。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示面板，其中該第一區係呈對角設置之形狀，且該等第二區係對角設置。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示面板，其中該第一區及該等第二區的形狀係為長條形或＜形。
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