CN100409081C - 有源元件阵列结构 - Google Patents

Abstract

一种有源元件阵列结构，由一基板以及配置于基板上的多个扫描配线、多个数据配线、多个有源元件、多个储存电容器与多个像素电极所构成。其中，每一储存电容具有一上电极，上电极具有至少一开孔，且跨过开孔的电场方向与光学自我补偿双折射型液晶层的摩擦配向方向夹一角度。当施加电场于光学自我补偿双折射型液晶分子时，液晶分子将在开孔区域产生扭曲排列，进而快速的自展曲态转换成弯曲态。之后，经过液晶分子间弹性力的传递，便可加快所有液晶分子的转换时间，使光学自我补偿双折射型液晶显示器能快速暖机。

Description

有源元件阵列结构

技术领域

本发明是有关于一种有源元件阵列结构，且特别是有关于一种适于将一光学自我补偿双折射型液晶层，快速地由展曲态产生扭曲排列进而转换为弯曲态的有源元件阵列结构。

背景技术

针对多媒体社会的急速进步，多半受惠于半导体元件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)因具有优异的显示品质与其经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人在桌上操作多数终端机/显示器装置的环境，或是以环保的观点切入，若以节省能源的潮流加以预测，阴极射线管因空间利用以及能源消耗上仍存在很多问题，而对于轻、薄、短、小以及低消耗功率的需求无法有效提供解决之道。因此，具有高画质、空间利用效率加、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，TFT LCD)已逐渐成为市场的主流。

液晶显示器根据所使用的液晶种类、驱动方式与光源配置位置等的不同而区分成许多种类。其中，光学自我补偿双折射型液晶显示器(Opticallyself-Compensated Birefringence Liquid Crystal Display，OCB LCD)具有极快的反应速度，可提供计算机于播放动画或电影等快速变化的连续画面时，更加流畅的画面表现，非常适合于高阶液晶显示器的应用。但是光学自我补偿双折射型液晶显示器必须让液晶分子经由展曲态(Splay state)到弯曲态(Bend state)的转换后，才能进入待机状态，提供快速反应的工作表现。

图1A所绘示为展曲态的光学自我补偿双折射型液晶分子示意图。图1B所绘示为弯曲态的光学自我补偿双折射型液晶分子示意图。请共同参照图1A与图1B所示，光学自我补偿双折射型液晶分子100配置于上基板110与下基板120之间。其中，上基板110与下基板120分别具有摩擦配向方向(rubbing direction)互相平行的配向膜(alignment layer)。当光学自我补偿双折射型液晶分子100未受到外加电场作用时，以展曲态方式排列。而当光学自我补偿双折射型液晶显示器欲进入待机状态时，必须施加垂直上基板110的电场于光学自我补偿双折射型液晶分子100上，以使其渐渐转变为弯曲态。公知的光学自我补偿双折射型液晶显示器中，像素若要正常驱动，需要数分钟的时间来进行这个转换过程，即在进入待机状态前，需要长时间暖机(warm up)。但是，这对于液晶显示器所应具备的随开即用的特性十分不利。因此，要让光学自我补偿双折射型液晶显示器更容易为消费者所接受，快速转换(Fast transition)是必须的。

公知技术中，一是经过特殊的驱动方法来达到快速转换的目的，另一则经由特殊的像素设计(Pixel design)，使部分区域的液晶分子改变排列方式，以加速其由展曲态至弯曲态的转换过程。

发明内容

因此，本发明的目的就是在提供一种光学自我补偿双折射型液晶显示器，以缩短液晶分子由展曲态转换为弯曲态进入待机状态所需要的时间。

基于上述目的，本发明提出一种有源元件阵列结构，适于将一光学自我补偿双折射型液晶层，快速地由展曲态产生扭曲排列进而转换为弯曲态。有源元件阵列结构由一基板以及配置于基板上的多个扫描配线(gateline)、多个数据配线(data line)、多个有源元件(active element)、多个储存电容器(storage capacitor)与多个像素电极(pixel electrode)所构成。其中，任意两条相邻的扫描配线与任意两条相邻的数据配线之间的区域为一像素区域。有源元件配置于扫描配线与数据配线交叉处，且有源元件分别与对应的扫描配线以及数据配线电性连接。储存电容器具有一上电极，而上电极具有至少一第一开孔，且邻近于第一开孔处的电场方向与光学自我补偿双折射型液晶层的摩擦配向方向夹一角度。像素电极配置于像素区域上，且分别与对应的有源元件电性连接。当第一开孔位于像素电极下方时，每一像素电极更具有至少一第二开孔，且第二开孔位于第一开孔上方。

承上所述，通过开孔的设计，当施加电压于光学自我补偿双折射型液晶分子上以进行操作时，光学自我补偿双折射型液晶分子将会受到电场影响，而在开孔附近区域产生扭曲(twist)排列，并进而快速的自展曲态转换成弯曲态。而在此局部区域的光学自我补偿双折射型液晶分子排列状态的快速转换后，再经由光学自我补偿双折射型液晶分子间弹性力的传递，便可以加快整个像素的转换时间，达到使光学自我补偿双折射型液晶显示器快速暖机的目的。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。

附图说明

图1A所绘示为展曲态的光学自我补偿双折射型液晶分子示意图；

图1B所绘示为弯曲态的光学自我补偿双折射型液晶分子示意图；

图2所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，有源元件阵列结构的示意图；

图3所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，有源元件阵列结构沿图2中I-I′剖面线的剖面图；

图4与图5所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，另一有源元件阵列结构的示意图；

图6与图7所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，再一有源元件阵列结构的示意图；

图8所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，更一有源元件阵列结构的示意图；以及

图9所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，第一开孔附近区域的光学自我补偿双折射型液晶分子的作动示意图。

标示说明

100：光学自我补偿双折射型液晶分子

110：上基板

120：下基板

200、300：有源元件阵列结构

205：光学自我补偿双折射型液晶分子

210：基板

220：扫描配线

230：数据配线

235：有源元件

240、340：储存电容器

242、242a、242b、342、342a、372：上电极

244、344、344a、374：第一开孔

244a：矩形开孔

244b：圆形开孔

250、250a、250b、350、350a、350b：像素电极

254、354、354a、354b：第二开孔

260：像素区域

370：共享配线

E：电场

具体实施方式

图2所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，有源元件阵列结构的示意图。请参照图2所示，有源元件阵列结构200由一基板210以及配置于基板210上的多个扫描配线220、多个数据配线230、多个有源元件235、多个储存电容器240与多个像素电极250所构成。其中，扫描配线220彼此平行排列于基板210上，而数据配线230彼此平行排列于基板210上，且扫描配线210垂直于数据配线220。任意两条相邻的扫描配线220与任意两条相邻的数据配线230之间的区域为一像素区域260。有源元件235例如薄膜晶体管，配置于扫描配线220与数据配线230交叉处，且有源元件235分别与对应的扫描配线220以及数据配线230电性连接。像素电极250例如透明电极或反射电极，配置于像素区域260上，且分别与对应的有源元件235电性连接。

本实施例中，储存电容器240架构于扫描配线220上(Cst on gate)，其具有一上电极242，此上电极242与像素电极250电性连接，并与下方的扫描配线220的部分区域电性耦合(coupling)。另外，本实施例的上电极242例如配置于扫描配线220的部分区域上方，其具有至少一第一开孔244，且邻近于第一开孔244处的电场方向会扭曲而与光学自我补偿双折射型液晶层的摩擦配向方向夹一角度。

图3所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，有源元件阵列结构沿图2中I-I′剖面线的剖面图。请共同参照图2与图3所示，其中当第一开孔244位于像素电极250下方时，每一像素电极250更具有至少一第二开孔254，且第二开孔254位于第一开孔244上方。

此外，上电极所具有的开孔的形状并不限于任何形状。以下将以图4及图5举例说明如下。图4与图5所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，另一有源元件阵列结构的示意图。请参考图4所示，上电极242a具有二矩形开孔244a，且像素电极250a不覆盖矩形开孔244a。请参考图5所示，上电极242b具有一圆形开孔244b，且像素电极250b不覆盖圆形开孔244b。

此外，上电极所具有的开孔的亦可仅位于像素电极下方。图6与图7所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，再一有源元件阵列结构的示意图。请参照图6所示，有源元件阵列结构300中，储存电容器340具有一上电极342。上电极342具有至少一第一开孔344，像素电极350具有至少一第二开孔354。第二开孔354位于第一开孔344上方，且邻近于第二开孔354处的电场方向与光学自我补偿双折射型液晶层的摩擦配向方向夹一角度。请参照图7所示，像素电极350a覆盖上电极342a，且像素电极350a具有一第二开孔354a，而上电极342a具有一第一开孔344a。其中，第二开孔354a位于第一开孔344a上方。

值得注意的是，根据本发明所提出的较佳实施例中，上电极并不仅限于配置在扫描配线的部分区域上方，熟悉此项技术者在参照本发明后应知，有源元件阵列结构还可包括多个配置于扫描配线之间的共享配线，且上电极配置于共享配线的部分区域上方，以与共享配线构成储存电容器(Cst on common)。请参照图8所示，像素电极350b具有一第二开孔354b，且上电极372具有一第一开孔374。其中，第二开孔354b位于第一开孔374上方，而上电极372配置于共享配线370的部分区域上方。

图9所绘示为根据本发明所提出的较佳实施例中，第一开孔附近区域的光学自我补偿双折射型液晶分子的作动示意图。请参照图9所示，光学自我补偿双折射型液晶分子205的初始排列为沿x轴方向的展曲态。当施加电压于上电极242时，一般的区域内的光学自我补偿双折射型液晶分子205，会因为受到垂直初始排列方向(沿y轴方向)的电场E而以z轴为旋转轴，渐渐提高其倾角，逐渐成为非对称展曲态(asymmetric splay state)，由于光学自我补偿双折射型液晶分子205由展曲态转换为弯曲态时，其液晶弹性能的变化为不连续的，所以必须在较长时间的电场影响下，才会完成转换过程。

另一方面，在第一开孔244区域则会因为此特殊结构造成附近电场的变化，使得光学自我补偿双折射型液晶分子205将会另外感受到垂直y轴的电场分量，再搭配与垂直y轴的电场分量夹有一夹角的适当选择的液晶摩擦配向方向，将可以使得光学自我补偿双折射型液晶分子205会产生以y轴为旋转轴的扭曲，因为光学自我补偿双折射型液晶分子205由展曲态转换至扭曲态，以及再由扭曲态转换至弯曲态时的弹性能变化为连续的，所以能够迅速完成转换过程而在此区域形成弯曲态。因而，此区域即可作为整个像素的转换起点，通过液晶的弹性力从此区域向外将弯曲态扩展至整个像素，达到快速转换的目的。承上所述，在根据本发明所提出的第二较佳实施例中，位于像素电极的开孔亦会产生相同的效果。

综上所述，根据本发明所提出的有源元件阵列结构至少具有下列优点：

1.由于在像素电极或上电极上所形成的开孔的作用，带动整个像素区域的光学自我补偿双折射型液晶迅速转换为弯曲态，可使光学自我补偿双折射型液晶显示器具有暖机时间较短的优点。

2.本发明的光学自我补偿双折射型液晶显示器在制作上与现有制程兼容，并不会造成制造成本上的负担。

虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1. 一种有源元件阵列结构，适于将一光学自我补偿双折射型液晶层快速地由展曲态产生扭曲排列进而转换为弯曲态，该有源元件阵列结构包括：

一基板；

多个扫描配线，配置于该基板上；

多个数据配线，配置于该基板上，其中任意两条相邻的这些扫描配线与任意两条相邻的这些数据配线之间的区域为一像素区域；

多个有源元件，配置于该基板上，其中这些有源元件配置于这些扫描配线与这些数据配线交叉处，且这些有源元件分别与对应的这些扫描配线以及这些数据配线电性连接；

多个储存电容器，配置于该基板上，其中每一这些储存电容器具有一上电极，而该上电极具有至少一第一开孔，且邻近于这些第一开孔处的电场方向与该光学自我补偿双折射型液晶层的配向方向夹一角度；

多个像素电极，配置于这些像素区域上，分别与对应的这些有源元件及这些上电极电性连接；

其中，每一这些像素电极具有至少一第二开孔，且每一该第二开孔位于该第一开孔上方。

2. 如权利要求1所述的有源元件阵列结构，其特征在于，这些扫描配线彼此平行排列于该基板上，而这些数据配线彼此平行排列于该基板上，且这些扫描配线垂直于这些数据配线。

3. 如权利要求1所述的有源元件阵列结构，其特征在于，这些有源元件包括薄膜晶体管。

4. 如权利要求1所述的有源元件阵列结构，其特征在于，这些像素电极为透明电极。

5. 如权利要求1所述的有源元件阵列结构，其特征在于，这些像素电极为反射电极。

6. 如权利要求1所述的有源元件阵列结构，其特征在于，这些上电极配置于这些扫描配线的部分区域上方，以与这些扫描配线构成这些储存电容器。

7. 如权利要求1所述的有源元件阵列结构，其特征在于，还包括多个配置于这些扫描配线之间的共享配线，而这些上电极配置于这些共享配线的部分区域上方，以与这些共享配线构成这些储存电容器。

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