TWI671578B - 畫素結構及觸控面板 - Google Patents

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莊銘宏
陳信學
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Abstract

一種畫素結構包括掃描線、資料線、開關元件、平坦層、第一共通電極、共通線、第一絕緣層、畫素電極、第二絕緣層以及第二共通電極。開關元件具有源極與汲極。共通線位於平坦層上且與第一共通電極直接接觸。平坦層位於掃描線、資料線及開關元件上。畫素電極藉由第一接觸洞與汲極電性連接，其中第一接觸洞貫穿平坦層與第一絕緣層。第二共通電極藉由第二接觸洞與第一共通電極電性連接，其中第二接觸洞貫穿第一絕緣層與第二絕緣層。一種觸控面板亦被提出。

Description

畫素結構及觸控面板
本發明是有關於一種畫素結構及觸控面板，且特別是有關於一種包括第一共通電極與第二共通電極的畫素結構及觸控面板。
隨著科技的進步，液晶顯示面板的功率消耗被廣泛地探討。研究結果顯示，當液晶顯示面板降頻操作時，以較低頻的訊號輸出可以達到節能的效果。
然而，液晶顯示面板於低頻(例如小於60Hz)操作時，容易因畫素結構的漏電，使一個畫面(frame)中出現人眼可辨之亮度下降，而在下一個畫面進行充電時，亮度又會明顯提升，進而產生畫面閃爍(flicker)現象。因此，目前急需一種能解決上述問題的方案。
本發明之一實施例提供一種畫素結構，能改善顯示畫面在低頻時出現畫面閃爍的問題。
本發明之一實施例提供一種觸控面板，能改善顯示畫面在低頻時出現畫面閃爍的問題。
本發明之至少一實施例提供一種畫素結構，包括掃描線、資料線、開關元件、平坦層、第一共通電極、共通線、第一絕緣層、畫素電極、第二絕緣層以及第二共通電極。開關元件電性連接至掃描線及資料線。開關元件具有源極與汲極。平坦層位於掃描線、資料線及開關元件上。第一共通電極位於平坦層上。 共通線位於平坦層上，且與第一共通電極直接接觸。畫素電極位於第一絕緣層上。畫素電極藉由第一接觸洞與汲極電性連接。第一接觸洞貫穿平坦層與第一絕緣層。第二絕緣層位於畫素電極上。第二共通電極位於該第二絕緣層上。第二共通電極藉由第二接觸洞與第一共通電極電性連接。第二接觸洞貫穿第一絕緣層與第二絕緣層。
本發明之至少一實施例提供一種觸控面板，包括第一畫素結構以及第二畫素結構。第一畫素結構以及第二畫素結構分別包括掃描線、資料線、開關元件、平坦層、第一共通電極、共通線、第一絕緣層、畫素電極、第二絕緣層以及第二共通電極。開關元件電性連接至掃描線及資料線。開關元件具有源極與汲極。平坦層位於掃描線、資料線及開關元件上。第一共通電極位於平坦層上。共通線位於平坦層上，且與第一共通電極直接接觸。畫素電極位於第一絕緣層上。畫素電極藉由第一接觸洞與汲極電性連接。第一接觸洞貫穿平坦層與第一絕緣層。第二絕緣層位於畫 素電極上。第二共通電極位於該第二絕緣層上。第二共通電極藉由第二接觸洞與第一共通電極電性連接。第二接觸洞貫穿第一絕緣層與第二絕緣層。第一畫素結構之共通線與第二畫素結構之共通線彼此分離。
本發明之目的之一為改善畫素結構在低頻操作時出現畫面閃爍的問題。
本發明之目的之一為提升畫素結構之開口率。
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。
10、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8‧‧‧畫素結構
100‧‧‧基底
110‧‧‧緩衝層
120‧‧‧閘極絕緣層
130‧‧‧層間介電層
140‧‧‧平坦層
150‧‧‧第一絕緣層
160‧‧‧第二絕緣層
AA’、BB’‧‧‧剖面線
CE1、CE1’‧‧‧第一共通電極
CE2‧‧‧第二共通電極
CH‧‧‧通道
CL、CL1、CL2‧‧‧共通線
CP‧‧‧連接部
D‧‧‧汲極
DL‧‧‧資料線
G‧‧‧閘極
H‧‧‧狹縫
N1、N2、N3、N4‧‧‧角落
PE、PE’‧‧‧畫素電極
S‧‧‧源極
SL‧‧‧掃描線
SM‧‧‧遮光層
T‧‧‧開關元件
V1‧‧‧第一接觸洞
V2‧‧‧第二接觸洞
Vd、Vs‧‧‧通孔
W、W1‧‧‧寬度
圖1A是依照本發明一實施例的一種畫素結構及其周圍構件的上視示意圖。
圖1B是根據圖1A的剖面線AA’繪示的畫素結構的剖面示意圖。
圖1C是根據圖1A的剖面線BB’繪示的畫素結構的剖面示意圖。
圖2A是依照本發明一實施例的一種觸控面板的部分元件之上視示意圖。
圖2B是依照本發明一實施例的一種觸控面板的部分元件之上視示意圖。
圖1A是依照本發明一實施例的一種畫素結構及其周圍構件的上視示意圖。圖1B是根據圖1A的剖面線AA’繪示的畫素結構的剖面示意圖。圖1C是根據圖1A的剖面線BB’繪示的畫素結構的剖面示意圖。
請參考圖1A至圖1C，畫素結構10包括掃描線SL、資料線DL、開關元件T、平坦層140、第一共通電極CE1、共通線CL、第一絕緣層150、畫素電極PE、第二絕緣層160以及第二共通電極CE2。在本實施例中，畫素結構10還包括基底100、遮光層SM、緩衝層110、閘極絕緣層120、層間介電層130，但本發明不以此為限。在圖1A中還繪示了三個第一共通電極CE1’以及三個畫素電極PE’，其中第一共通電極CE1’以及畫素電極PE’是屬於相鄰於畫素結構10之其他畫素結構的構件。緩衝層110位於基底100上，緩衝層110之材質舉例係包含絕緣材料。
開關元件T具有源極S、汲極D、閘極G以及通道CH。通道CH位於緩衝層110上。閘極G重疊於通道CH，且與通道CH之間夾有閘極絕緣層120。閘極G電性連接至掃描線SL。閘極G的材質為導電材料。舉例而言，閘極G的材質例如包括銅(Copper,Cu)、鉬(Molybdenum,Mo)、鈦(Titanium,Ti)、鋁(Aluminum,Al)、鎢(Tungsten,W)、銀(Silver,Ag)、金(Gold,Au)或上述金屬之合金或上述材料之組合。閘極G可為單層結構 或多層結構。在本實施例中，開關元件T為雙閘極開關元件，即開關元件T包括兩個閘極G，藉此能夠減少漏電流的產生。然，本發明不限於此，根據其他實施例，開關元件T也可以是單閘極開關元件。
層間介電層130同時覆蓋閘極絕緣層120以及閘極G。也就是說，閘極G位於層間介電層130與閘極絕緣層120之間。
汲極D與源極S位於層間介電層130上。通孔Vd位於層間介電層130與閘極絕緣層120中，且通孔Vs位於層間介電層130與閘極絕緣層120中。汲極D透過通孔Vd電性連接至通道CH，而源極S透過通孔Vs電性連接至通道CH。源極S與資料線DL電性連接。汲極D與畫素電極PE電性連接。在一些實施例中，開關元件T與畫素電極PE之間還包括其他驅動元件(未繪示)，但本發明不以此為限。在本實施例中，開關元件T是以頂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，上述之開關元件T也可是以底部閘極型薄膜電晶體。
在本實施例中，開關元件T與基底100之間夾有遮光層SM。遮光層SM用於避免光線照射於開關元件T的通道CH而影響開關元件T中載子的正常運作，藉此防止漏電流的產生。遮光層SM的材料可以選自具有遮光效果的材料，例如包括金屬、金屬化合物(例如鹵化銀)、樹脂或其他合適的材料。
掃描線SL與資料線DL彼此交錯設置，且掃描線SL與資料線DL之間夾有層間介電層130。在本實施例中，是以掃描線 SL的延伸方向與資料線DL的延伸方向不平行為例。掃描線SL與資料線DL一般是使用金屬材料，然而本發明不限於此。在其他實施例中，掃描線SL與資料線DL也可以使用其他導電材料(例如：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)或是金屬材料與其它導材料的堆疊層。
平坦層140位於掃描線SL、資料線DL及開關元件T上。平坦層140之材料包含無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其它合適的材料或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料(例如：聚酯類(PET)、聚烯類、聚丙醯類、聚碳酸酯類、聚環氧烷類、聚苯烯類、聚醚類、聚酮類、聚醇類、聚醛類或其它合適的材料、或上述之組合)或其它合適的材料或上述之組合。
第一共通電極CE1位於平坦層140上。第一共通電極CE1接觸連接部CP的一角落N1。畫素結構10周圍之其他畫素結構的第一共通電極CE1’則接觸連接部CP的其他角落。連接部CP重疊於資料線DL的一部分。連接部CP例如是與第一共通電極CE1一體成形，例如由相同膜層圖案化而成，連接部CP的角落接觸第一共通電極CE1。
共通線CL位於平坦層140上，第一絕緣層150位於第一共通電極CE1與共通線CL上。共通線CL與第一共通電極CE1直接接觸，舉例來說，形成共通線CL於平坦層140上後，形成第一共通電極CE1於共通線CL上並與其直接接觸，之後，再形成第一絕緣層150覆蓋第一共通電極CE1以及共通線CL。在本實施 例中，由於共通線CL與第一共通電極CE1並非藉由例如接觸凸塊或另外的通孔而使兩者電性連接，因此能夠避免畫素結構10之開口率降低並提升畫素結構10的製程良率。共通線CL藉由第一共通電極CE1電性連接於連接部CP。共通線CL的線寬為W，共通線CL被第一共通電極CE1覆蓋之部分的寬度為W1，其中0<W1<W。第一共通電極CE1例如為覆蓋共通線CL的側壁及部分上表面。在本實施例中，共通線CL以及第一共通電極CE1中之至少一者重疊於資料線DL。舉例來說，共通線CL以及第一共通電極CE1皆重疊於資料線DL，但本發明不以此為限。
畫素電極PE位於第一絕緣層150上。畫素電極PE與第一共通電極CE1之間夾有第一絕緣層150。第一接觸洞V1貫穿平坦層140與第一絕緣層150。畫素電極PE藉由第一接觸洞V1與汲極D電性連接。在本實施例中，畫素電極PE與資料線DL之間隔有第一共通電極CE1，可以減少畫素電極PE與資料線DL之間的寄生電容，以改善畫素結構在低頻操作時顯示裝置出現畫面閃爍的問題。
第二絕緣層160位於畫素電極PE與第一絕緣層150上。
第二共通電極CE2位於第二絕緣層160上。第二共通電極CE2與畫素電極PE之間夾有第二絕緣層160。第二接觸洞V2貫穿第一絕緣層150與第二絕緣層160。第二共通電極CE2藉由第二接觸洞V2與連接部CP電性連接，並藉由連接部CP而與第一共通電極CE1電性連接。在本實施例中，第二共通電極CE2與 第二接觸洞V2皆重疊於資料線DL，藉此降低第二接觸洞V2對畫素結構10之開口率的影響，但本發明不以此為限。在本實施例中，第二共通電極CE2不與第一接觸洞V1以及通孔Vd重疊，但本發明不以此為限。第二共通電極CE2具有多條狹縫H，且狹縫H重疊於畫素電極PE以及第一共通電極CE1。在本實施例中，藉由設置於畫素電極PE上方及下方的第二共通電極CE2與第一共通電極CE1，可以使畫素結構10具有較大的有效面積，進一步地具有較大的儲存電容，以改善畫素結構在低頻操作時顯示裝置出現畫面閃爍的問題。舉例來說，假設以15Hz之低頻操作本實施例之畫素結構10，顯示第N個畫面(frame)時，因具有足夠大的儲存電容，故此畫面亮度下降的速度及幅度能控制的較小，而在進行下一個畫面，即第N+1個畫面進行充電以顯示時，在第N+1個畫面及第N個畫面間的亮度差異便較不明顯，藉此以減少或避免人眼感受到的畫面閃爍(flicker)現象。
在本發明之至少一實施例中，可以減少畫素電極上的寄生電容並提升儲存電容，進而改善畫素結構在低頻操作時顯示裝置出現畫面閃爍的問題。
圖2A是依照本發明一實施例的一種觸控面板的部分元件之上視示意圖。圖2B是依照本發明一實施例的一種觸控面板的部分元件之上視示意圖。在此必須說明的是，圖2A與圖2B的實施例沿用圖1A至圖1C的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同 技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
請參考圖2A及圖2B，為了方便說明，圖2A繪示出畫素結構P1~P8中之第一共通電極CE1以及第二共通電極CE2、連接部CP、共通線CL1以及共通線CL2，並省略繪示其他構件。圖2B繪示出畫素結構P1~P8之掃描線SL、資料線DL、畫素電極PE以及第二共通電極CE2，並省略繪示其他構件。
請同時參考圖2A及圖2B，本實施例的觸控面板至少包括畫素結構P7以及畫素結構P1。在一些實施例中，觸控面板還包括畫素結構P2~P6、P8。多條掃描線SL與多條資料線DL彼此交錯，畫素結構P1~P8的結構相似於圖1A~圖1C之實施例中的畫素結構10。
畫素結構P1~P6的第一共通電極CE1藉由連接部CP彼此電性連接。畫素結構P7~P8的第一共通電極CE1藉由連接部CP彼此電性連接。請同時參考圖1A，連接部CP具有角落N1、N2、N3、N4。連接部CP的角落N1、N2、N3、N4分別連接相鄰近之四個畫素結構中的第一共通電極CE1。在本實施例中，連接部CP的兩個角落N2、N1分別連接同一行之畫素結構P1之第一共通電極CE1以及畫素結構P4之第一共通電極CE1，另外兩個角落N3、N4分別連接另一行之畫素結構P2之第一共通電極CE1以及畫素結構P5之第一共通電極CE1。在本實施例中，多個連接部CP係被設置，單一個連接部CP係對應4個相鄰近之四個畫素結構且以 其4個角落N1、N2、N3、N4分別電性連接於此4個相鄰近之四個畫素結構，但不以此為限。在本實施例中，單一個第一共通電極CE1係對應4個連接部CP，舉例來說，單一個第一共通電極CE1係接觸於4個連接部CP之角落，但不以此為限。在本實施例中，連接部CP舉例係分別重疊於掃描線SL和資料線DL的相交處，但不以此為限。
在本實施例中，畫素結構P1、P4包括共通線CL1，畫素結構P7、P8包括共通線CL2。在本實施例中，畫素結構P2、P3、P5、P6不包括共通線，且畫素結構P2、P3、P5、P6透過畫素結構P1、P4的第一共通電極CE1而電性連接至共通線CL1，但本發明不以此為限。在一些實施例中，畫素結構P2、P3、P5、P6包括其他條共通線CL1。畫素結構P7、P8的第一共通電極CE1電性連接至共通線CL2。
在本實施例中，畫素結構P7中之共通線CL2與畫素結構P1中之共通線CL1彼此分離。
在本實施例中，畫素結構P4相鄰於畫素結構P1。畫素結構P4之共通線CL1係與畫素結構P1之共通線CL1直接連接。
在本實施例中，由於共通線CL1與共通線CL2之間互相分離，畫素結構P1~P6中的第一共通電極CE1與第二共通電極CE2以及畫素結構P7~P8中的第一共通電極CE1與第二共通電極CE2可做為觸控電極。在本實施例中，共通線CL1或共通線CL2可選用不易因受熱而變質的導電材料，例如：鋁、鈦、鉬、鎂、釹、 銀、其他適當材料或上述至少二者的組合。此外，共通線CL1或共通線CL2亦可以選擇低反射金屬(例如：黑化金屬層)來提升光學表現。在各實施例中，第一共通電極CE1、第二共通電極CE2、連接部CP及畫素電極PE的材質舉例係為透明導電材料，例如氧化銦錫或氧化銦鋅。
本發明之至少一實施例中，可以減少畫素電極上之寄生電容並能提升儲存電容，進而改善觸控面板在低頻操作時出現畫面閃爍的問題。
綜上所述，本發明的畫素結構及觸控面板，藉由第一共通電極與共通線直接接觸、畫素電極與資料線之間隔有第一共通電極以及第二共通電極與畫素電極為不同層的結構，可以減少寄生電容以及提升儲存電容，進而改善畫素結構及觸控面板在低頻操作時出現畫面閃爍的問題。
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。

Claims (12)

  1. 一種畫素結構，包括：一掃描線及一資料線；一開關元件，電性連接至該掃描線及該資料線，該開關元件具有一源極與一汲極；一平坦層，位於該掃描線、該資料線及該開關元件上；一第一共通電極，位於該平坦層上；一共通線，位於該平坦層上，且與該第一共通電極直接接觸；一第一絕緣層，位於該第一共通電極與該共通線上；一畫素電極，位於該第一絕緣層上，且藉由一第一接觸洞與該汲極電性連接，其中該第一接觸洞貫穿該平坦層與該第一絕緣層；一第二絕緣層，位於該畫素電極上；以及一第二共通電極，位於該第二絕緣層上，其中該第二共通電極與該畫素電極之間夾有該第二絕緣層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該共通線的線寬為W，該共通線被該第一共通電極覆蓋之部分的寬度為W1，其中0<W1<W。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第二共通電極重疊於該資料線。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中一第二接觸洞貫穿該第一絕緣層與該第二絕緣層，該第二接觸洞重疊於該資料線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該共通線以及該第一共通電極中之至少一者重疊於該資料線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第二共通電極具有多條狹縫，該些狹縫重疊於該畫素電極以及該第一共通電極。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構，其中一第二接觸洞貫穿該第一絕緣層與該第二絕緣層，其中該第一共通電極接觸一連接部的一角落，且該連接部重疊於該資料線的一部分，其中該第二共通電極藉由該第二接觸洞與該連接部電性連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的畫素結構，其中該共通線藉由該第一共通電極電性連接該連接部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該第二共通電極不與該第一接觸洞重疊。
  10. 一種觸控面板，包括：一第一畫素結構如請求項1所述；以及一第二畫素結構如請求項1所述，其中該第一畫素結構之共通線與該第二畫素結構之共通線彼此分離。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的觸控面板，更包括一第三畫素結構如請求項1所述，其中該第三畫素結構相鄰於該第二畫素結構，且該第三畫素結構之共通線係與該第二畫素結構之共通線直接連接。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的觸控面板，更包括：一連接部，其中該連接部的兩個角落分別連接該第二畫素結構之第一共通電極以及該第三畫素結構之第一共通電極。
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