TWI530745B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI530745B
TWI530745B TW103115575A TW103115575A TWI530745B TW I530745 B TWI530745 B TW I530745B TW 103115575 A TW103115575 A TW 103115575A TW 103115575 A TW103115575 A TW 103115575A TW I530745 B TWI530745 B TW I530745B
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Description

顯示裝置
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種低功耗(low power)的顯示裝置。
液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)的顯示面板包括多個掃瞄線(scan line)及資料線(data line)，彼此交叉形成主動區域(active area)。畫素電極與薄膜電晶體形成在主動區域之內。掃瞄驅動器和資料驅動器分別向掃瞄線與資料線提供掃瞄訊號及資料訊號。
第1A圖繪示液晶顯示器10，其具多個畫素11排列在資料線13與掃瞄線14交叉處，形成陣列12。各個資料線13耦接於資料驅動器15，藉由同步掃瞄掃瞄驅動器16，以從被輸入的資料驅動器15傳送顯示影像至排列於掃瞄線14上的畫素11。
第1B圖繪示畫素11的畫素結構，第1C圖繪示第1B圖中切割線I-J的剖面圖。共用電極20與資料線13垂直排列。共用電極20與資料線13形成寄生電容21。
電阻R與電容C的乘積與藉資料線13傳輸之訊號的時間常數RC(time constant)有關。在顯示工業中，由於時間常數RC與延遲時間相關，特別對於高解析度顯示器來說已成為重要的議題。為了改善RC延遲效應造成的延遲時間問題，應降低電阻R或電容C其中任一者。
在一方面，沿資料線13傳輸的顯示影像具有與顯示解析度(列數)及幀頻(frame frequency)對應的高頻率。寄生電容21的充放電導致資料驅動器內的功耗。即此種面板功耗與幀頻成正比。事實上，此種功耗佔了面板功耗的極大比例。因此，減少寄生電容21將降低面板功耗。
另一方面，減少寄生電容將減低與電阻R關聯的時間常數RC。資料線13上的低RC值能使充放電更加快速，為高解析度顯示器所必須。用於例如是行動電話之類行動電子設備的顯示器，低功耗是最重要的特徵之一，當顯示器往高解析度發展時能延長電池壽命。
本發明係有關於一種顯示裝置，具有設置在基板上的導電層，用以降低顯示裝置的功耗。
根據本發明之一方面，揭露一種顯示裝置，包括第一基板、與第一基板相對的第二基板，以及畫素陣列。畫素陣列設置在第一基板上並包括多個畫素。此些畫素各包括第一導電 層、半導體層、電極層及掃瞄線。第一導電層設置在第一基板之上，用以接收傳至畫素的多個畫素資料訊號。電極層設置在第一基板與第二基板之間。半導體層設置在第一導電層與電極層之間，並具有第一端及第二端。第一端與第一導電層直接連接，第二端與電極層電性連接。掃瞄線設置在半導體層之上，用以接收傳至畫素的多個掃瞄訊號。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧液晶顯示器
11‧‧‧畫素
12‧‧‧陣列
13‧‧‧資料線
14、126、5422、5424、5426、5428‧‧‧掃瞄線
15‧‧‧資料驅動器
16‧‧‧掃瞄驅動器
20、128‧‧‧共用電極
21‧‧‧寄生電容
100、200、300、400、500‧‧‧顯示裝置
120‧‧‧第一基板
122‧‧‧第一導電層
124‧‧‧半導體層
1242‧‧‧第一端
1244‧‧‧第二端
140‧‧‧液晶層
144、244、344、444、546‧‧‧第二導電層
1442、2442、3442、4442、5462‧‧‧第一部份
1444、2444、3444、4444、5444‧‧‧第二部份
146‧‧‧電極層
1460、1620、1640、1642、3620、3622、4622‧‧‧接觸洞
150‧‧‧第二基板
162、164、168‧‧‧絕緣層
166‧‧‧介電層
Cd‧‧‧資料線電容
M、L‧‧‧資料訊號
第1A圖繪示依照一習知技術，多個畫素排列在資料線與掃瞄線交叉處，以形成陣列的液晶顯示器。
第1B圖繪示依照一習知技術，畫素之畫素結構的示意圖。
第1C圖繪示依照一習知技術，第1B圖中切割線I-J的剖面圖。
第2A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的剖面圖。
第2B圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的俯視圖。
第3A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的剖面圖。
第3B圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的俯視 圖。
第4A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的剖面圖。
第4B圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的俯視圖。
第5A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的剖面圖。
第5B圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的俯視圖。
第6A圖繪示依照本發明一實施例之一種顯示裝置的驅動方法。
第6B圖繪示依照本發明一實施例，顯示裝置之第一區域內畫素的剖面圖。
第6C圖繪示顯示裝置之第二區域內畫素的剖面圖。
第6D圖繪示依照本發明一實施例之另一種顯示裝置的驅動方法。
第6E圖繪示依照本發明一實施例之再一種顯示裝置的驅動方法。
第一實施例
第2A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置內畫素的剖面圖。請參照第2A圖，顯示裝置100包括第一基板120以及與第一基板120相對的第二基板150。畫素陣列(未繪示)包括設置在第一基板120上的多個 畫素。
畫素包括多層結構。第一導電層122設置在第一基板120之上，作為資料線之用。絕緣層162設置於第一導電層122之上。半導體層124設置於絕緣層162之上，並覆蓋接觸洞1620。半導體層124包括第一端與第二端。掃瞄線126設置於半導體層124之上。一實施例中，掃瞄線126可設置於半導體層124的上表面，或半導體層124的下表面其中任一者。
絕緣層164設置在絕緣層162、掃瞄線126以及半導體層124之上。接觸洞1640與1642貫穿絕緣層164。半導體層124的第一端1242覆蓋接觸洞1620且與第一導電層122直接連接。第二導電層144具有第一部份1442及第二部份1444。第一部份1442設置在接觸洞1640之上，而第二部份1444設置在接觸洞1642之上。半導體層124的第二端1244經由接觸洞1642電性連接第二導電層144的第二部份1444，且第二端1244更經由第二導電層144的第二部份1444與電極層146(例如畫素電極)電性連接。
介電層166設置在絕緣層164及第二導電層144之上。共同電極128設置在介電層166之上。絕緣層168設置在共同電極128之上。接觸洞1640貫穿絕緣層168與部份的介電層166，以接觸第二導電層144的第二部份1444。電極層146設置在絕緣層168上，且覆蓋接觸洞1460。液晶層140設置在第一基板120與第二基板150之間。
一實施例中，顯示裝置更包括第二基板，第二基板可包括***同電極(未繪示)設置在第二基板150之上，但並不限制於此。
一實施例中，半導體層124可被佈值包括非晶矽 (amorphous-silicon)、氧化矽、氧化銦鎵鋅(Indium-Gallium-Zinc Oxide)、低溫多晶矽、有機物或碳奈米管。
第2B圖繪示依照本發明一實施例顯示裝置100之畫素的俯視圖。顯示裝置之畫素中，相同的元件將以相同的標號表示。第2A圖中顯示裝置之畫素的剖面圖便是沿第2B圖中的剖面線A-B剖面而得。
根據第一實施例，共同電極128與第一導電層122的層間距離較共同電極128與第二導電層144的層間距離為遠。即，第一實施例中由層間距離產生的資料線電容Cd.與習知技術相比更小。也就是說第一實施例之面板功耗小於習知技術之顯示器。
根據第一實施例，降低資料電容也會降低時間常數。如此能夠製作更高解析度的顯示器，或驅動具更高幀頻的顯示器。
第二實施例
第3A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置200內畫素的剖面圖。請參照第3A圖，顯示裝置200相似於第2A圖的顯示裝置100。相同的元件將以相同的標號表示，且相似之處不再重複。
顯示裝置200與顯示裝置100的相異之處在於，顯示裝置200具有第二導電層244。第二導電層244包括第一部份2442與第二部份2444。第二導電層244的第一部份2442與第一導電層122平行排列且電性連接，作為資料線之用。因此，可降低資料線的電阻。第二導電層244的第一部份2442與第一導電層122兩者皆接收及傳送多個畫素資料訊號至畫素。
第3B圖繪示依照本發明一實施例顯示裝置200之畫素的俯視圖。顯示裝置之畫素中，相同的元件以相同的標號表示。第3A圖中顯示裝置之畫素的剖面圖便是沿第3B圖中的剖面線C-D剖面而得。
第三實施例
第4A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置300內畫素的剖面圖。請參照第4A圖，顯示裝置300相似於第2A圖的顯示裝置100。相同的元件將以相同的標號表示，且相似之處不再重複。
顯示裝置300與顯示裝置100間的差異之處在於，顯示裝置300具有另外的接觸洞3622、1622，其穿過絕緣層162。半導體層124覆蓋接觸洞1622。第二導電層344具有第一部份3442及第二部份3444。第二導電層344的第一部份3442藉半導體層124，通過接觸洞1640與第一導電層122電性連接。第二導電層344的第二部份3444通過另一接觸洞3622與半導體層的第二端1244電性連接。接觸洞1620、3622可在同一光罩製程中形成。半導體層124的第一端1242與第二端1244可分別形成在接觸洞1620、1622之上。接著，第二導電層344的第一部份3442與第二部份3444可形成在半導體層124的第一端1242與第二端1244之上。
第4B圖繪示依照本發明一實施例顯示裝置300之畫素的俯視圖。顯示裝置之畫素中，相同的元件以相同的標號表示。第4A圖中顯示裝置之畫素的剖面圖便是沿第4B圖中的剖面線E-F剖面而得。
第四實施例
第5A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置400內畫素的 剖面圖。請參照第5A圖，顯示裝置400相似於第3A圖的顯示裝置200。相同的元件將以相同的標號表示，且相似之處不再重複。
顯示裝置400與顯示裝置200間的差異之處在於，顯示裝置400具有另一接觸洞4622，其穿過絕緣層162。半導體層124覆蓋接觸洞1622。第二導電層444具有第一部份4442及第二部份4444。第二導電層444的第一部份4442藉半導體層124，通過接觸洞1620與第一導電層122電性連接。第二導電層444的第二部份4444通過另一接觸洞4622與半導體層124的第二端1244電性連接。接觸洞1620、4622可在同一光罩製程中形成。半導體層124的第一端1242與第二端1244可分別形成在接觸洞1620、1622之上。接著，第二導電層444的第一部份4442與第二部份4444可形成在半導體層124的第一端1242與第二端1244之上。
第5B圖繪示依照本發明一實施例顯示裝置400之畫素的俯視圖。顯示裝置之畫素中，相同的元件以相同的標號表示。第5A圖中顯示裝置之畫素的剖面圖便是沿第5B圖中的剖面線G-H剖面而得。
第五實施例
第6A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置500的一種驅動方法。第6B圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置500的第一區域。第6C圖繪示顯示裝置500之第二區域。即，顯示裝置500可包括第一區域之結構(如第6B圖所示)以及第二區域之結構(如第6C圖所示)。為方便描述，第6A圖中隱藏顯示裝置500之部份元件。
請參照第6A圖，資料訊號M、L可在同一時間分別傳送至 第二導電層546的第一部份5462以及第一導電層122。第一導電層122並未與第二導電層546的第一部份5462電性連接。特別來說，畫素陣列的上方列(第6A圖之M)可藉第二導電層546的第一部份5462接收資料訊號M。畫素陣列的下方列(第6A圖之L)，可藉第一導電層122接受資料訊號L。
本實施例中，顯示裝置具有能夠同時驅動畫素陣列中兩列畫素的優點(分別位於主動區域的上半部與下半部)。因此，顯示裝置的顯示畫面可較傳統顯示器更新兩倍快，也可增進影像的動態品質(motion quality)。
驅動IC(未繪示)耦接第二半導體層546的第一部份5462與第一導電層120，自驅動IC延伸的資料線係被同時驅動，確保雙數的類比資料被同時傳送。由於個別的資料線可被同時驅動，顯示器整體的更新速率(120Hz)高於傳統顯示器的更新速率(60Hz)兩倍。因此，顯示裝置可以倍頻(double frequency)驅動(例如120Hz)。
一實施例中，顯示裝置可為具有觸控感應器的觸控感應顯示裝置。能夠以倍頻(例如120Hz)驅動顯示裝置，並與邊緣空白時段(marginal blanking period)交錯，用於驅動觸控感應。
一實施例中，可設置兩個獨立的閘極驅動器單元(未繪示)，用以連接畫素的上方列與下方列，畫素陣列中用以驅動上方列與下方列的閘極線可被同時驅動。
第6D圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置500的另一種驅動方法。相似於第6A圖的驅動方法，資料訊號M、L可在同一時間分別傳送至第二導電層546的第一部份5462，以及第一導電層122。第一導電層122並未與第二導電層546的第一部份5462電性連接。差異之處在於第 二導電層546的第一部份5462與第一導電層122係分列叉合(interdigitated)，且分別連接掃瞄線5422、5424、5426及5428。本例中，畫素陣列中同時被驅動的列可為第n列及其相鄰列(第n+1列)。藉此排列，影像能更新兩倍快。因此，可減少閘極驅動器的數量已達成更薄的顯示裝置。畫素陣列的上方列可藉第二導電層546的第一部份5462接收資料訊號M。因此，顯示裝置能以倍頻驅動(例如120Hz)，大於傳統顯示器之驅動頻率(例如60Hz)兩倍。一實施例中，顯示裝置可為以正常頻率驅動的觸控式顯示裝置，且上述驅動方法可提供用於驅動觸控感應的邊緣空白時段。
第6E圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置500的再一種驅動方法。如第6E圖所示，排列在奇數列與偶數列的畫素分別對應第一區域與第二區域。畫素陣列中的畫素(第6E圖之M)可藉第二導電層546的第一部份5462接收資料訊號M。畫素陣列中的畫素(第6E圖之L)可藉第一導電層122接收資料訊號L。
綜上所述，根據本發明實施例之顯示裝置具有設置在第一基板上的第一導電層，用以接收傳送至多個畫素的畫素資料。沉積第一導電層可降低資料線的電阻或電容，或增進掃瞄頻率。一般而言，驅動面板的功耗與資料(掃瞄)線的電容值成正比。因此降低資料線的電容可使功耗降低。本發明之實施例進而能夠延長行動顯示裝置的電池壽命或減低電池重量。
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。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。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。
100‧‧‧顯示裝置
120‧‧‧第一基板
122‧‧‧第一導電層
124‧‧‧半導體層
1242‧‧‧第一端
1244‧‧‧第二端
126‧‧‧掃瞄線
128‧‧‧共同電極
140‧‧‧液晶層
144‧‧‧第二導電層
1442‧‧‧第一部份
1444‧‧‧第二部份
146‧‧‧電極層
1460、1620、1640、1642‧‧‧接觸洞
150‧‧‧第二基板
162、164、168‧‧‧絕緣層
166‧‧‧介電層
Cd‧‧‧資料線電容

Claims (8)

  1. 一種顯示裝置，包括：一第一基板；一第二基板，與該第一基板相對；一畫素陣列，設置在該第一基板上，該畫素陣列包括複數個畫素，該些畫素各包括：一第一導電層，設置在該第一基板之上，用以接收傳至該些畫素的複數個畫素資料訊號；一電極層，設置在該第一基板與該第二基板之間；一半導體層，設置在該第一導電層與該電極層之間，並具有一第一端及一第二端，該半導體層的該第一端與該第一導電層直接連接，該半導體層的該第二端與該電極層電性連接；以及一掃瞄線，設置在該半導體層之上，用以接收傳至該些畫素的複數個掃瞄訊號；該顯示裝置更包括一第二導電層，該第二導電層設置在該半導體層之上，其中該第二導電層包括一第一部份及一第二部份，該第一部份及該第二部份藉一介電層分開，該第一部份透過該半導體層的該第一端與該第一導電層連接，該半導體層的該第二端藉該第二導電層的該第二部份與該電極層連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一導電層與該第二導電層的第一部份係平行排列且電性連接，用以接收 傳至該些畫素的該些畫素資料訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示裝置具有一第一區域及一第二區域，耦接於該第一導電層之該半導體層的該第一端係用以接收該第一區域內該些畫素的該些畫素資料訊號，耦接於該第二導電層的第一部份之該半導體層的第一端係用以接收該第二區域內該些畫素的該些畫素資料訊號，其中該第一導電層與該第二導電層的該第一部份電性絕緣。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中排列在奇數列的該些畫素對應於該第一區域，排列在偶數列的該些畫素對應於該第二區域。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中排列在偶數列的該些畫素對應於該第一區域，排列在奇數列的該些畫素對應於該第二區域。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示裝置更包括一共同電極，設置在該第二基板上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第二基板為一彩色濾光玻璃，一液晶層設置在該第一基板與該第二基板之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該半導體層包括非晶矽、氧化矽、氧化銦鎵鋅、低溫多晶矽、有機物或碳奈米管。
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