TWI427379B - 液晶顯示面板 - Google Patents

Description

液晶顯示面板

本發明是有關於一種液晶顯示面板，且特別是有關於一種可改善暗線現象之液晶顯示面板。

隨著顯示科技的蓬勃發展，消費大眾對於顯示器顯像品質的要求越來越高。消費大眾除了對顯示器之解析度(resolution)、對比(contrast ratio)、視角(viewing angle)、灰階反轉(grey level inversion)、色飽和度(color saturation)之規格有所要求外，對顯示器之反應時間(response time)之規格要求亦日漸提高。

為了因應消費大眾之需求，顯示器相關業者紛紛投入具有快速應答特性之藍相(blue phase)液晶顯示器的開發。以正型藍相(blue phase)液晶為例，其需要一橫向電場來進行操作以使其具有光閥之功能。目前已經有人採用共面轉換IPS(In-Plane Switching)顯示面板之電極設計來驅動藍相(blue phase)液晶顯示器中的正型藍相液晶分子。

然而，在傳統共面轉換顯示面板之電極設計中，其電極上方有許多區域不具有橫向電場，而使得藍相(blue phase)液晶顯示器中有許多液晶分子無法被順利驅動，進而導致暗線現象的產生。承上述，如何改善藍相(blue phase)液晶顯示器中暗線的現象，實為研發者所欲解決的問題之一。

本發明提供一種液晶顯示面板，其可改善習知液晶顯示面板中的暗線現象。

本發明提出一種液晶顯示面板，其包括基板、設置在基板上的多個畫素結構、位於基板對向側之對向基板以及位於基板與對向基板之間的液晶層。每一畫素結構包括掃描線、資料線、主動元件、畫素電極以及共用電極。主動元件與掃描線以及資料線電性連接。畫素電極與主動元件電性連接。共用電極與畫素電極電性絕緣且彼此交替設置。畫素電極與共用電極各自是由下電極以及位於下電極上之上電極所構成，且上電極的寬度(W1)小於下電極的寬度(W2)。液晶層包括液晶分子，其中液晶分子在電場中具有光學異向性且在無電場條件下為光學等向性。

基於上述，在本發明之液晶顯示面板中，藉由畫素電極以及共用電極之特殊設計，使得液晶顯示面板中無橫向電場之區域比例降低。如此一來，位於液晶顯示面板中的液晶分子未被驅動之機率則可降低，進而改善了習知液晶面板中暗線的現象。

圖1是根據本發明一實施例之液晶顯示面板的剖面示意圖。圖2是圖1之液晶顯示面板之基板的上視圖。圖1及圖2僅繪示出此液晶顯示面板的其中一個畫素結構為例來說明。一般而言，液晶顯示面板是由多個陣列排列的畫 素結構所構成，此領域技術人員根據本說明書以及圖式的說明應當可以瞭解本發明所述之液晶顯示面板的結構。請同時參照圖1以及圖2，本實施例之液晶顯示面板100包括基板110、多個畫素結構120、液晶層130以及對向基板140。

基板110主要是用來承載畫素結構120之用，其材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。

多個畫素結構120設置在基板110上。本實施例之每一畫素結構120可包括掃描線SL、資料線DL、主動元件T、畫素電極122以及共用電極124。

掃描線SL以及資料線DL設置在基板110上。掃描線SL與資料線DL彼此交錯設置。換言之，資料線DL的延伸方向與掃描線SL的延伸方向不平行，較佳的是，資料線DL的延伸方向與掃描線SL的延伸方向垂直。另外，掃描線SL與資料線DL屬於不同的膜層。基於導電性的考量，掃描線SL與資料線DL一般是使用金屬材料。然，本發明不限於此，根據其他實施例，掃描線SL與資料線DL也可以使用其他導電材料。例如：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、或是金屬材料與其它導材料的堆疊層。

主動元件T與掃描線SL以及資料線DL電性連接。更詳細而言，本實施例之主動元件T可包括閘極G、通道 CH、源極S以及汲極D。在本實施例中，掃描線SL的部份區域是作為閘極G。通道CH位於閘極G的上方。資料線DL的部份區域是作為源極S。源極S以及汲極D位於通道CH的上方。上述之主動元件T是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之主動元件T也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。根據本實施例，主動元件T的閘極G上方更覆蓋有絕緣層GI，其又可稱為閘極絕緣層。另外，在主動元件T的上方更覆蓋有另一絕緣層BP，其又可稱為保護層。絕緣層GI、BP的材料可為無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料或上述之組合。

畫素電極122設置在基板110上，且與主動元件T的汲極D電性連接。根據本實施例，畫素電極122是設置在絕緣層GI上，且畫素電極122是藉由接觸窗TH而與主動元件T的汲極D電性連接。畫素電極122包括金屬氧化物導電材料、金屬或其組合。在本實施例中，畫素電極122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、其它合適的氧化物、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎢(W)、鋁(Al)、其它合適的金屬、或者是上述至少二者之堆疊層。

共用電極124設置在基板110上，其與畫素電極122電性絕緣。特別是，共用電極124與畫素電極122彼此交替設置。詳細而言，共用電極124可包括多個條狀共用電極圖案124’，畫素電極122可包括多個條狀畫素電極圖案 122’，且這些條狀畫素電極圖案124’、122’彼此交替設置，如圖2中所示。

此外，每一條狀畫素電極圖案122’可由其下電極122b以及位於下電極122b之上的上電極122a所構成，而每一條狀共用電極圖案124’亦可由其下電極124b以及位於下電極124b之上的上電極124a所構成。在本實施例中，共用電極124可使用之材料與畫素電極122可使用之材料類似，於此便不再重述。

值得一提的是，上電極122a、124a與下電極122b、124b所使用之材料可相同或不相同。較佳的是，下電極122b、124b所使用之材料為一透光材料，例如銦錫氧化物或是其他金屬氧化物，上電極122a、124a所使用之材料為一金屬材料，例如鉬(Mo)或是其他金屬。然，本發明並不以此為限。

對向基板140位於基板100的對向側。在本實施例中，對向基板140例如為一彩色濾光片基板，其可包括彩色濾光片以及黑色矩陣層。然，本發明並不以此為限，在其他實施例中，對向基板140亦可為其他適當類型之基板。

液晶層130位於基板100與對向基板140之間，其適於做為一光閥。液晶層130包括液晶分子132。特別地是，液晶分子132在一電場中具有光學異向性(anisotropic)且在無電場條件下為光學等向性(isotropic)。舉例而言，液晶分子132例如為藍相(blue phase)液晶分子，當施加一電場於其上時，其具有光學異向性(anisotropic)，而當無電場施加 於其上時，其為光學等向性(isotropic)。

換句話說，可藉由外加電場的大小來瞬間地改變藍相(blue phase)液晶分子的光學特性，故採用藍相(blue phase)液晶分子之液晶面板100可具有較佳的反應時間(response time)表現。然，本發明之液晶分子132並不以此為限，在其他實施例中，液晶分子亦可是正型液晶分子或其他合適的液晶分子。

圖3A為沿著圖2中的剖線I-I’所繪示之局部畫素結構剖面示意圖。請同時參照圖2及圖3A，在本實施例中，畫素電極122是由下電極122b以及位於其下電極122b上之上電極122a所構成，而共用電極124亦是由下電極124b以及位於其下電極124b上之上電極124a所構成。值得特別注意的是，下電極122b、124b的寬度W2比上電極122a、124a的寬度W1來的大。較佳地是，上電極122a、124a的寬度W1與下電極122b、124b的寬度W2的比例vW1/W2介於0.4~0.8，其中最佳範圍為0.45~0.65。

舉例而言，上電極122a、124a的寬度W1可為3微米，而下電極122b、124b的寬度W2可為4~7微米。更具體地說，在一實施例中，上電極122a、124a的寬度W1可為3微米，下電極122b、124b的寬度W2可為4微米，如圖3A所示。在另一實施例中，上電極122a、124a的寬度W1可為3微米，下電極122b、124b的寬度W2可為5微米，如圖3B所示。在又一實施例中，上電極122a、124a的寬度W1可為3微米，下電極122b、124b的寬度W2可 為6微米，如圖3C所示。在再一實施例中，上電極122a、124a的寬度W1可為3微米，下電極122b、124b的寬度W2可為7微米，如圖3D所示。

另外，在本實施例中，這些條狀畫素電極圖案122’與鄰近的條狀共用電極圖案124’之間的間距W皆相同，如圖2中所示。舉例而言，畫素電極122圖案與鄰近的條狀共用電極124圖案之間的間距W例如為3微米，如圖3A、圖3B、圖3C及圖3D所示。然，本發明並不以此為限，在其他實施例中，畫素電極122圖案與鄰近的條狀共用電極124圖案之間的間距W亦可為其他適當之間距。

圖4為本發明一實施例之畫素電極與共用電極間之電力線分佈示意圖。請參照圖4，畫素電極122之下電極122b的側表面S1與鄰近的共用電極124之下電極124b的側表面S2之間具有第一橫向電場E1。畫素電極122之下電極122b的上表面S3與鄰近的共用電極124之下電極124b的上表面S4之間具有第二橫向電場E2。換而言之，藉由本實施例之畫素電極122與共用電極124的設計，可使畫素電極122正上方、共用電極124正上方以及畫素電極122與共用電極124之間無橫向電場之區域比例降低。如此一來，位於畫素電極122、共用電極124正上方以及畫素電極122與共用電極124之間的液晶分子132則有較高之機率被驅動，進而改善習知液晶顯示面板中暗線的現象。

圖5為習知液晶顯示面板與本發明一實施例之液晶顯示面板之驅動電壓與透光度的關係示意圖。請參照圖5， 圖5中之曲線a代表習知液晶顯示面板之驅動電壓與透光度的關係。曲線b、c、d、e代表本發明一實施例之液晶顯示面板之驅動電壓與透光度的關係。

舉例而言，曲線b代表液晶顯示面板100之下電極122b、124b的寬度W2為4微米，上電極122a、124a的寬度W1為3微米以及畫素電極122與共用電極124之間的間距W為3微米時之驅動電壓與透光度的關係。曲線c代表液晶顯示面板100之下電極122b、124b的寬度W2為5微米，上電極122a、124a的寬度W1為3微米以及畫素電極122與共用電極124之間的間距W為3微米時之驅動電壓與透光度的關係。曲線d代表液晶顯示面板100之下電極122b、124b的寬度W2為6微米，上電極122a、124a的寬度W1為3微米以及畫素電極122與共用電極124之間的間距W為3微米時之驅動電壓與透光度的關係。曲線e代表液晶顯示面板100之下電極122b、124b的寬度W2為7微米，上電極122a、124a的寬度W1為3微米以及畫素電極122與共用電極124之間的間距W為3微米時之驅動電壓與透光度的關係。

由圖5可清楚地知道，本發明一實施例之液晶顯示面板的最大透光度(transmittance)Tb、Tc、Td以及Te均較習知液晶面板的最大透光度Ta高。換句話說，本發明一實施例之畫素結構設計可有效提升液晶面板透光度(transmittance)。特別是，當上電極(122a、124a)的寬度W1與下電極(122b、124b)的寬度W2之比例W1/W2介於0.45 ~0.65時，其提升液晶面板透光度(transmittance)之效果最佳。舉例而言，相較於習知液晶顯示面板，其可有效提升最大透光度(transmittance)約10%~15%。

此外，由圖5亦可知，本發明一實施例之液晶顯示面板的飽和電壓(saturation voltage)Vb、Vc、Vd以及Ve均比習知液晶顯示面板的飽和電壓Va來的低。換句話說，本發明一實施例之液晶顯示面板100可以較低之驅動電壓驅動之。也就是說，本發明一實施例之液晶顯示面板100可較習知液晶顯示面板來的省電。

綜上所述，在本發明之液晶顯示面板中，可利用分別由其上下電極所組成之畫素電極與共用電極，使得畫素電極、共用電極正上方以及畫素電極與共用電極之間無橫向電場之區域比例降低。如此一來，位於畫素電極、共用電極正上方以及畫素電極與共用電極之間的液晶分子則有較高之機率會被驅動，進而改善了習知液晶面板中暗線的現象。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧液晶顯示面板

110‧‧‧基板

120‧‧‧畫素結構

122‧‧‧畫素電極

122’‧‧‧條狀畫素電極圖案

122a、124a‧‧‧上電極

122b、124b‧‧‧下電極

124‧‧‧共用電極

124’‧‧‧條狀共用電極圖案

130‧‧‧液晶層

132‧‧‧液晶分子

140‧‧‧對向基板

SL‧‧‧掃描線

DL‧‧‧資料線

T‧‧‧主動元件

G‧‧‧閘極

CH‧‧‧通道

S‧‧‧源極

D‧‧‧汲極

GI、BP‧‧‧絕緣層

TH‧‧‧接觸窗

W‧‧‧間距

W1、W2‧‧‧寬度

S1、S2、S3、S4‧‧‧表面

E1、E2‧‧‧電場

Ta、Tb、Tc、Td、Te‧‧‧透光度

Va、Vb、Vc、Vd、Ve‧‧‧飽和電壓

圖1為本發明一實施例之液晶顯示面板剖面示意圖。

圖2是圖1之液晶顯示面板之基板的上視圖。

圖3A、圖3B、圖3C、圖3D本發明一實施例之局部畫素結構剖面示意圖。

圖4為本發明一實施例之畫素電極與共用電極間之電力線分佈示意圖。

圖5為習知液晶顯示面板與本發明一實施例之液晶顯示面板之驅動電壓與透光度的關係示意圖。

122‧‧‧畫素電極

122a、124a‧‧‧上電極

122b、124b‧‧‧下電極

124‧‧‧共用電極

130‧‧‧液晶層

132‧‧‧液晶分子

S1、S2、S3、S4‧‧‧表面

E1、E2‧‧‧電場

Claims (8)

1. 一種液晶顯示面板，包括：一基板；多個畫素結構，設置在該基板上，其中每一畫素結構包括：一掃描線以及一資料線；一主動元件，其與該掃描線以及該資料線電性連接；一畫素電極，其與該主動元件電性連接；一共用電極，其與該畫素電極電性絕緣，該畫素電極與該共用電極交替設置，其中該畫素電極與該共用電極各自是由一下電極以及位於該下電極上之一上電極所構成，且該上電極的寬度(W1)小於該下電極的寬度(W2)；一對向基板，位於該基板的對向側；以及一液晶層，位於該基板與該對向基板之間，該液晶層包括液晶分子，其中所述液晶分子在一電場中具有光學異向性(anisotropic)且在無電場條件下為光學等向性(isotropic)，該上電極的寬度為3微米，且該下電極的寬度為4~7微米，或者該上電極的寬度(W1)與該下電極的寬度(W2)的比例(W1/W2)介於0.4~0.8。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該液晶分子包括藍相液晶分子。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中 該畫素電極與該共用電極包括金屬氧化物導電材料、金屬或其組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該畫素電極包括多個條狀畫素電極圖案，該共用電極包括多個條狀共用電極圖案，且該些條狀畫素電極圖案與該些條狀共用電極圖案交替設置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示面板，其中每一條狀畫素電極圖案與每一條狀共用電極圖案各自由該下電極以及該上電極所構成。
6. 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示面板，其中該些條狀畫素電極圖案與鄰近的條狀共用電極圖案之間的間距皆相同。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該畫素電極之該下電極的側表面與鄰近的共用電極之該下電極的側表面之間具有一第一橫向電場，該畫素電極之該下電極的上表面與鄰近的共用電極之該下電極的上表面之間具有一第二橫向電場。
8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該上電極的寬度(W1)與該下電極的寬度(W2)的比例(W1/W2)介於0.45~0.65。