TWI487988B

TWI487988B - 液晶顯示面板

Info

Publication number: TWI487988B
Application number: TW102118107A
Authority: TW
Inventors: chun min Wang; Chung Min Shen; Jian Hong Lin
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2015-06-11
Also published as: CN103487994A; TW201445227A; US20140347586A1

Description

液晶顯示面板

本發明是有關於一種液晶顯示面板，且特別是有關於可避免漏光問題並同時提升面板透光效率之液晶顯示面板。

液晶顯示面板主要包括陣列基板、彩色濾光片基板，以及設置於陣列基板及彩色濾光片基板間之液晶層。為了維持陣列基板及彩色濾光片之間的間隙(cell gap)以及承受外界之壓力，間隙物(spacer)被設置在液晶顯示面板之兩基板間，但間隙物上方需設置遮光層以遮擋間隙物周圍不受控制之液晶所發出之雜散光，反而造成畫素透光區縮小，液晶顯示面板光效率降低。而且，習用液晶顯示面板被不慎按壓時，間隙物容易受力而滑移，滑移之過程中間隙物會刮傷陣列基板或彩色濾光片基板表面之配向膜，造成液晶分子於配向膜受傷區域無法被良好配向，而產生漏光問題。故本發明即提供提升液晶顯示面板透光效率之方法，並同時解決按壓造成之漏光問題。

本發明即在探討具有兩相鄰薄膜電晶體之顯示面板畫素區域之間隙物設計，藉以改善按壓造成之漏光問題，並提高畫素之透光區進而提升液晶顯示面板之透光效率。

本發明係關於一液晶顯示面板之漏光問題改善方法，利用一種液晶顯示面板，包含第一基板、第二基板、間隙物；該第一基板包含複數個畫素單元，其至少具有兩條閘極線，以及分別與兩閘極線連接之兩薄膜電晶體；該第二基板則與該第一基板結構面對設置；其中間隙物係設置於該第一基板結構與該第二基板結構之間，該間隙物係同時與該第一薄膜電晶體及該第二薄膜電晶體重疊。

A1、A2‧‧‧畫素單元

C1‧‧‧間隙物鄰近區域

P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、PA、PB、PC‧‧‧畫素

101、102、103、104、401、402、403、404‧‧‧閘極線

105、405、425、435‧‧‧資料線

405b、425a‧‧‧資料線分枝

106、107、108、109、406、407、408、409、416、417、418、419‧‧‧薄膜電晶體

106T‧‧‧接觸孔(Contact Hole)

110、120、410、411‧‧‧畫素電極

115、221‧‧‧遮光層

12、121、122‧‧‧儲存電容

123、423‧‧‧間隙物

123a、123b、123c、123d‧‧‧間隙物滑移後位置

131、132、133、134、135、136‧‧‧色阻層

210‧‧‧陣列基板

211、106G‧‧‧閘極電極

212‧‧‧絕緣層

213、106A‧‧‧通道層

214S、106S‧‧‧源極電極

214D、106D‧‧‧汲極電極

215‧‧‧絕緣層

220‧‧‧彩色濾光片基板

圖1所示為半源極驅動液晶顯示器畫素示意圖示意圖。

圖2所示為A-A’標示線區域截面示意圖。

圖3A~3E所示為間隙物滑移示意圖。

圖4所示為半源極驅動液晶顯示器畫素示意圖。

圖5所示為半源極驅動液晶顯示器畫素及色阻層組立示意圖。

圖6所示為間隙物鄰近區域C1放大圖。

圖7所示為間隙物鄰近區域放大圖。

本發明之第一實施例係關於半源極驅動(Half Source Driver)液晶顯示器中之間隙物結構，本實施例之結構可如圖1所示之半源極驅動液晶顯示器畫素示意圖、及圖2所示之A-A’標示線區域截面示意圖，圖1虛線內區域A1可定義為一畫素單元，此單元由四畫素：P1、P2、P3、P4所組成。為達到半源極驅動之目的，此四畫素共用一資料線105，並個別由第一閘極線101、第二閘極線102、第三閘極線103、第四閘極線104驅動。以第一畫素P1為例，此畫素P1於陣列基板上包含一開關元件，此開關元件可為如圖所示之薄膜電晶體108，由閘極線101控制此薄膜電晶體之開啟或關閉，並由資料線105 將顯示訊號寫入畫素電極110，此畫素並包含一儲存電容走線12及其兩分支：儲存電容121、儲存電容122。另外，此第一畫素於彩色濾光片基板上則包括一遮光層(本圖未示出)用以遮擋液晶不受電壓控制之區域。且為維持陣列基板及彩色濾光片之間的間隙(cell gap)以及承受外界之壓力，間隙物(spacer)123被設置在液晶顯示面板之兩基板間，間隙物係由有機材料，通常為光阻材料，經由黃光微影製程而形成。如圖2所示，間隙物123下方為沉積於陣列基板210上之兩薄膜電晶體106、107，此兩薄膜電晶體通常包括由金屬導電材料形成之閘極電極211、由絕緣材料形成之絕緣層212、由半導體材料形成之通道層213、由金屬導電材料形成之源極214S與汲極214D、以及由絕緣材料形成之絕緣層215；於本發明之實施例中，薄膜電晶體係為非對稱式薄膜電晶體，亦即其源極係為非線性邊緣之圓弧形狀，並可視為多層支撐結構，用作支撐間隙物以維持陣列基板與彩色濾光片基板間之固定間距；間隙物上方為沉積於彩色濾光片基板220上之遮光層221；間隙物之上表面與下表面同時與此多層支撐結構及遮光層接觸，藉以維持陣列基板與彩色濾光片基板間之間隙。

本實施例將間隙物123放置於兩相鄰薄膜電晶體之上，且同時與兩薄膜電晶體之部分區域重疊，利用薄膜電晶體提供之多層結構，作為間隙物之支撐，並維持兩基板間之間隙，如此一來，即不需另外於畫素透光區之邊緣或角落，額外擺放一間隙支撐結構與間隙物，造成多餘之透光區損失；且當依照本實施例施行之液晶顯示面板進行按壓檢測時，因間隙物與畫素透光區邊緣距離較遠，即使間隙物於按壓時發生滑移，亦不影響到透光區內之配向膜。

本實施例中間隙物與薄膜電晶體之重疊區域面積，係經由間隙物接觸面積比例(Spacer Contact Area Ratio)(間隙物接觸面積比例=間隙物與間隙物支撐結構接觸面積/每畫素單元面積)之計算，即使不同解析度之液晶顯示器亦可使用相同的間隙物接觸面積比例，故間隙物之尺寸可能會隨畫素單元面積之不同而作變化，故間隙物可能僅與兩薄膜電晶體於垂直投影方向之部分區域重疊，間隙物亦可能於垂直投影方向完全覆蓋兩薄膜電晶體，本實施例係以間隙物與兩薄膜電晶體於垂直投影方向部分重疊為例說明。

本實施例之另一優點為按壓時不容易產生間隙不均勻之缺陷，當間隙物滑移時，其與間隙支撐結構之接觸面積降低，如圖3所示之間隙物滑移示意圖，圖3A、B、C、D中間隙物123於面板受到按壓時分別相對薄膜電晶體往A、B、C、D方向滑移；以圖3A為例，當間隙物往上滑移時，雖然間隙物與薄膜電晶體107之接觸面積減少，但仍可藉由鄰近之薄膜電晶體106作為替代的間隙支撐結構，故間隙物接觸面積比例(Spacer Contact Area Ratio)(間隙物接觸面積比例=間隙物與間隙物支撐結構接觸面積/每畫素單元面積)不會受太大影響；同理當間隙物往下滑移時亦如此，如圖3E中曲線3a即表示當間隙物相對間隙物支撐結構之A軸向上下滑移一距離時間隙物接觸面積比例之變化，曲線3a顯示當間隙物滑移較大距離時，間隙物接觸面積因替代的間隙支撐結構作補償，其間隙物接觸面積比例之變化僅在0.01%範圍內，相較於傳統間隙物滑移時間隙物接觸面積比例之變化可高達0.1%以上，本實施例較不易有按壓造成之間隙不均勻或缺陷等問題。承上所述，圖3E中曲線3b曲線代表圖3B中間隙物往B軸向左右方向滑移，圖3E中曲線3c曲線代表圖3C中間隙物往C軸向左下右上方向滑移，圖3E中曲線3d曲線代表圖3D中間隙物往D軸向左下右上方向滑移，由圖3中各曲線可知，本實施例可有效以相鄰之另一薄膜電晶體補償間隙物滑移時之間隙物接觸面積比例，使按壓時間隙物接觸面積比例之變化量控制於0.01%左右。

本發明之第二實施例係關於另一種半源極驅動方式之液晶顯示器中之間隙物結構，本實施例詳細圖面如圖4所示之半源極驅動液晶顯示器畫素示意圖，虛線內區域A2可定義為一畫素單元，此單元由八畫素：P5、P6、P7、P8、P9、PA、PB、PC所組成。為達到半源極驅動之目的，此畫素單元中八畫素之訊號分別來自於三條資料線405、425、435，寫入畫素P5、P6、PB、PC之資料由資料線425提供，寫入畫素P9、PA之資料由資料線405提供，寫入畫素P7、P8之資料由資料線435提供；此八畫素並個別由第一閘極線401、第二閘極線402、第三閘極線403、第四閘極線404驅動。以畫素P6及畫素P9為例，畫素P6、P9於陣列基板上個別包含薄膜電晶體406、407，由閘極線402、403分別控制此薄膜電晶體之開啟或關閉，並由資料線425透過資料線分枝425a及資料線405透過資料線分枝405b分別將顯示訊號寫入畫素電極410、411。為維持陣列基板及彩色濾光片之間的間隙(cell gap)以及承受外界之壓力，間隙物(spacer)423被設置在液晶顯示面板之兩基板間，間隙物423下方為沉積於陣列基板上之兩薄膜電晶體406、407，此兩薄膜電晶體通常如圖2所示，包括由金屬導電材料形成之閘極電極211、由絕緣材料形成之絕緣層212、由半導體材料形成之通道層213、、由金屬導電材料形成之源極214S與汲極214D、以及由絕緣材料形成之及絕緣層215，此兩薄膜電晶體可視為兩個多層支撐結構，用作支撐間隙物以維持陣列基板與彩色濾光片基板間之固定間距；間隙物上方為沉積於彩色濾光片基板上之遮光層221；間隙物之上表面與下表面同時與此多層支撐結構及遮光層接觸，藉以維持陣列基板與彩色濾光片基板間之間隙。

此第二實施例之布局方式雖然與第一實施例為不同形式，但仍有兩薄膜電晶體相鄰之結構，可容許間隙物423同時覆蓋於薄膜電晶體406及407之部分區域上，以達到前述之提高畫素之透光效率、避免不慎按壓時造成之漏光、以及降低間隙物接觸面積比例之變化量等目的。

本發明之第三實施例係關於半源極驅動(Half Source Driver)液晶顯示器中之間隙物與色阻層之結構，本實施例圖面如圖5所示之半源極驅動液晶顯示器畫素及色阻層組立示意圖，其中畫素單元結構與圖1相同即不在此贅述，而遮光層115用以遮擋液晶不受電壓控制之區域，故遮光層至少需要與閘極線、資料線、薄膜電晶體等無畫素電極之區域重疊；色阻層通常沿圖5中橫軸方向作變化，例如圖5中由左到右之六排畫素可依序為紅色、綠色、藍色重複交替。圖5係增加色阻層與畫素堆疊之圖形，色阻層至少會覆蓋各畫素區域中之透光區，使穿透光呈現各色阻層對應之特定波長之光線；為清楚表示，由圖6表示間隙物鄰近區域C1放大圖，C1區域包含四畫素：P1、P2、P3、P4之部分區域。間隙物123於垂直投影方向同時覆蓋薄膜電晶體106之一部分與薄膜電晶體107之一部分；薄膜電晶體106係由閘極106G、絕緣層(圖6未標示)、通道層106A、源極106S、汲極106D所組成，藉由閘極訊號開啟薄膜電晶體，並將來自資料線105之訊號由汲極透過接觸孔(Contact Hole)106T，將訊號寫入畫素P2之畫素電極120；而薄膜電晶體107則用以驅動畫素P3，以上結構係形成於陣列基板之上。而彩色濾光片基板上則包含遮光層115用以遮擋液晶不受控制區域之雜散光源，以及色阻層131、132、133、134用以提供液晶顯示面板彩色影像，色阻層一般係使用紅色、綠色、藍色，亦可依不同之應用需求選擇不同之色彩組合或排列方式，例如：紅色、綠色、藍色、白色；圖6中彩色濾光片基板上即包含遮光層115與色阻層131、132、133、134，本實施例中色阻層係呈塊狀結構，個別覆蓋畫素之透光區，間隙物123即位於色阻層塊狀結構之間，並同時覆蓋一部分之薄膜電晶體106與一部分之薄膜電晶體107，以維持陣列基板與彩色濾光片基板之間隙。

本發明之第四實施例係關於半源極驅動(Half Source Driver)液晶顯示器中之間隙物與色阻層之另一種結構，圖面如圖7所示之間隙物鄰近區域放大圖，本實施例之結構大部分與圖6相同，不同之處僅在於色阻層135、136係製作成條狀結構，沿資料線105方向平行延伸覆蓋畫素之透光區；間隙物123即位於條狀色阻結構135、136之間，於彩色濾光片基板側與色阻層於垂直投影方向部分重疊，並於陣列基板側於垂直投影方向同時覆蓋一部分之薄膜電晶體106與一部分之薄膜電晶體107，以維持陣列基板與彩色濾光片基板之間隙。

各類型顯示模式之液晶顯示面板，例如邊緣電場切換(Fringe Field Switch)液晶顯示面板、扭轉向列型(Twisted Nematic)液晶顯示面板、垂直向列型(Vertical Alignment)液晶顯示面板、平面內切換型(In-Plane Switch)液晶顯示面板等，當顯示面板具有兩相鄰之薄膜電晶體或其它非線性邊緣之間隙支撐結構，皆可以本發明所述之間隙物結構具以實施。

綜上所述，本發明之液晶顯示面板藉由上述各實施方式揭示之構造、裝置，確能達到預期之目的與功效。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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，因此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。

A1‧‧‧畫素單元

P1、P2、P3、P4‧‧‧畫素

101、102、103、104‧‧‧閘極線

105‧‧‧資料線

106、107、108、109‧‧‧薄膜電晶體

110‧‧‧畫素電極

12、121、122‧‧‧儲存電容

123‧‧‧間隙物

Claims

一種液晶顯示面板，包括：一第一基板：複數個畫素單元，設置於該第一基板表面上方，任一畫素單元包含：一第一閘極線；一第二閘極線；一第一薄膜電晶體，電性連接於該第一閘極線；一第二薄膜電晶體，電性連接於該第二閘極線，且與該第一薄膜電晶體相鄰；一第二基板，與該第一基板面對設置；複數個間隙物，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中，至少一間隙物係同時與該第一薄膜電晶體及該第二薄膜電晶體在垂直投影方向重疊，其中利用該第一薄膜電晶體及該第二薄膜電晶體提供之多層結構，作為該至少一間隙物之一支撐結構，及其中將該至少一間隙物的一接觸面積比例定義為該至少一間隙物與該至少一間隙物之支撐結構的接觸面積與相對之畫素單元的面積之一比例，而該至少一間隙物的該接觸面積比例之一變化在0.01%之內。
如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該重疊包含部分重疊或完全重疊。
如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，更包含一第一色阻層、一第二色阻層、及一第三色阻層設置於該第二基板上方，位於該第一基板與該第二基板間，且各該色阻層係個別與對應之該畫素單元之一透光區在垂直投影方向重疊。
如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示面板，其中至少一間隙物係同時與該第一色阻層、該第二色阻層及該第三色阻層中之任兩者，在垂直投影方向部分重疊。
如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中任一畫素單元包括至少一第一畫素、一第二畫素、一第三畫素、一第四畫素、及一資料線，該資料線設置於該第一基板表面上方，且該資料線提供一訊號至該第一畫素、該第二畫素、該第三畫素、及該第四畫素。
如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該些間隙物係由光阻材料所組成。
如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，更包含一第一遮光層，設置於第二基板上方，位於該第一基板與該第二基板間，且該遮光層與該第一閘極線、該第二閘極線、該第一薄膜電晶體、及該第二薄膜電晶體在垂直投影方向重疊。
如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示面板，其中任一間隙物係與該第一遮光層在垂直投影方向至少部份重疊。
如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該間隙物的位移量為0~11μm。
一種液晶顯示面板，其包含：一第一基板；一第一非線性邊緣之間隙支撐結構，係設置於該第一基板表面上，該間隙支撐結構中包含有多層結構；一第二非線性邊緣之間隙支撐結構，係設置於該第一基板表面上，該間隙支撐結構中包含有多層結構，且該第二非線性邊緣之間隙支撐結構係與該第一非線性邊緣之間隙支撐結構以一間隔相鄰；一第二基板，與該第一基板面對設置；至少一間隙物，係設置於該第一基板與該第二基板之間，該間隙物係同時與該第一非線性邊緣之間隙支撐結構及該第二非線性邊緣之間隙支撐結構在垂直投影方向重疊。
如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示面板，更包含：複數個畫素單元，設置於該第一基板表面上方。
如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示面板，其中將該至少一間隙物的一接觸面積比例定義為該至少一間隙物與該至少一間隙物之支撐結構的接觸面積與相對之畫素單元的面積之一比例，而該至少一間隙物的該接觸面積比例之一變化在0.01%之內。
如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示面板，其中該重疊包含部分重疊或完全重疊。
如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示面板，其中該等非線性邊緣之間隙支撐結構包含有一第一導電層、一通道層、一第二導電層、及一絕緣層所構成之多層結構。
如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示面板，其中該等非線性邊緣之間隙支撐結構為薄膜電晶體。
一種液晶顯示面板，包括：一第一基板：複數個畫素單元，設置於該第一基板表面上方，任一畫素單元包含：一第一閘極線；一第二閘極線；一第一薄膜電晶體，包含一第一閘極，一第一源極和一第一汲極，該第一閘極電性連接於該第一閘極線，且該第一源極包含一第一C型結構；一第二薄膜電晶體，包含一第二閘極，一第二源極和一第二汲極，該第二閘極電性連接於該第二閘極線，該第二源極包含一第二C型結構，且該第二薄膜電晶體與該第一薄膜電晶體相鄰；一第二基板，與該第一基板面對設置；複數個間隙物，係設置於該第一基板與該第二基板之間，其中，至少一間隙物係同時與該第一薄膜電晶體及該第二薄膜電晶體在垂直投影方向部份重疊且暴露出該第一C型結構和該第二C型結構的一部分。
申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該第一C型結構及該第二C型結構的開口係朝向相反的方向。