CN100437302C - 显示装置的像素结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种像素结构，为适用于一显示装置是由一液晶层夹设于一第一基板及一第二基板中所构成，像素结构包括：多个第一子像素、多个第二子像素和多个第三子像素；多个配向控制图案(alignment controlling pattern)，分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中，以控制液晶层的液晶分子的配向方向；多个不透光区(opaque regions)，分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中并实质上对应于所述的配向控制图案，且于所述的第一、第二和第三子像素中至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽。

Description

显示装置的像素结构及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种显示装置的像素结构，且特别是有关于一种可改善色偏的显示装置的像素结构。

背景技术

由于便携式产品(portable product)如个人数字助理(PDA)、移动电话(cellularphone)、投影机乃至于大尺寸的投影电视的消费市场成长快速，液晶显示面板(Liqiuid Crystal Display，LCD)的需求量也越来越大。越来越多消费者要求这些便携式产品的影像显示屏或投影电视能呈现完美的显示效果。

液晶显示屏幕依光线行进方式可区分为穿透式(transmissive)、反射式(reflective)和半反射式(tranflective)三种基本类型。穿透式液晶显示屏幕是以背光光源来达到显示，其优点是在正常光线及暗光线下，显示效果良好，但在户外日光下，则不易辨识显示内容。反射式液晶显示屏幕不需要外加光源，而是使用周围环境的光线，因此在户外或光线充足的室内有良好的显示效果，且耗电量较穿透式液晶显示屏幕的低。半反射式液晶显示屏幕则结合了两者的优点，目前已应用于移动电话或个人数字助理等产品。

不论是上述何种类型的液晶显示屏幕，其主要结构都是在一对基板之间填充液晶分子，利用施加于像素电极的电压大小而使液晶分子的排列方向有所变化，进而改变通过液晶层的光线的偏振方向。因此，光的穿透率则随着液晶分子排列方式的不同而改变，通过控制对液晶面板所施加的电压大小，液晶面板可显示出不同灰阶(gray scale)的亮度。液晶层中的液晶分子又可分成扭转向列型(Twisted Nematic mode，TN)和垂直配向型(Vertical Alignment mode，VA)。在未供给电压时，扭转向列型液晶分子自一对基板中的其中之一基板到另一基板共扭转了90度；当供给足够大的电压时，液晶分子则旋转成与电场方向平行。至于垂直配向型液晶分子，在未供给电压时，液晶分子是垂直于该对基板；当供给足够大的电压时，液晶分子则旋转90度而与该对基板成平行排列。

对于一般大面积使用的液晶显示面板，如笔记型计算机的显示屏幕，其液晶面板的单一像素里面，需要形成多显示域(multi-domain)，以达到广视角的效果。而富士通的多区域垂直配向技术(Multi-domain Vertical alignment，MVA)可以说是最早出现的广视角液晶显示面板技术。

图1A、图1B分别绘示使用垂直配向型液晶分子的多区域液晶显示面板在未供给电压时与供给电压后的简单示意图。液晶面板由第一板结构10与第二板结构20对组而成，中间填充液晶分子302以形成液晶层30于第一板结构10与第二板结构20之间。第二板结构20部分主要在第二基板202处形成可控制像素动作的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)、金属层和绝缘层(均未显示)，而绝缘层上形成有像素电极204，上方则覆盖配向膜206。其中；像素电极204是以沟槽(spacing)208相分隔。沟槽208底部也覆盖着配向膜206。第一板结构10部分则具有一第一基板(如玻璃基板)102，一透明电极(如ITO电极)104和一配向膜106。另外，第一基板处更形成一突起物(protrusion)108，其表面更覆盖着配向膜106。

如图1A所示，当未供给电压时，大部分的液晶分子302是与像素电极204垂直。而邻近突起物108的液晶分子302将会以垂直于突起物108表面的方式排列，突起物108两侧的液晶分子302也略朝向突起物108的两侧倾斜。因此，在未供给电压时，突起物108提供液晶分子302一预倾角。

如图1B所示，当供给电压时，由于突起物108左右两斜面上的液晶分子302的预倾角不同，受到电场影响，位于突起物108左半边的液晶分子302向右方倾倒，而位于突起物108右半边的液晶分子302向左方倾倒，使得单一像素中形成两个显示域。通过改变突起物108的形状，可形成多区域(Multi-domain)而达到广视角的效果。

另外，除了形成突起物108外，也可在像素电极上形成多个狭缝(slit)，以将像素通过狭缝分割成多个区域，在施加电场时，由于在狭缝与被分割的电极边缘位置上会产生倾斜电场，而使靠近此处的液晶分子发生倾斜扭转，同时将其配向的作用力扩大到区域其它处中，造成区域内的其它液晶分子也受到影响，进而达到多显示域和广视角的效果。

请同时参照图2A、图2B和图2C。其中，图2A绘示一种传统液晶显示面板的第二板结构的TFT的剖面示意图，且该剖面是沿着图2C中2A-2A剖面线绘制；图2B绘示一种传统液晶显示器的第二板结构的储存电容结构的剖面示意图，且该剖面是沿着图2C中2B-2B剖面线绘制；图2C绘示一种传统多域垂直配向型模式(MVA Mode)的液晶显示器的单一子像素的示意图。另外，图2C的子像素为一共通电极型像素储存电容(Cst On Common)的设计。

以传统的薄膜晶体管液晶显示面板(TFT LCD)来说，第一板结构中是包括有多数个透明电极、彩色滤光片与黑色矩阵(black matrix)等。而第二板结构则包括有多数个扫瞄信号线(scan line)、多数个数据信号线、多数个储存电容(storagecapacitor)，多数个切换组件(例如是薄膜晶体管TFT)、以及多数个透明电极等。TFT LCD的多数个扫瞄信号线(scan line)与多数个数据信号线(data line)是以数组的形式垂直相交。所述的扫瞄信号线与所述的数据信号线定义出多数个像素区域。在全彩显示装置中，一个像素(pixel)主要是由红绿蓝(RGB)三个子像素(sub-pixels)所组成，每一个子像素具有一个TFT。因此每一子像素区域是由相邻的一对扫瞄信号线与相邻的一对数据信号线所定义。而每个子像素区域中，均包括有一储存电容CST、一TFT组件以及一像素电极(一般为透明电极ITO)。图2C可代表全彩显示装置中R、G、或B单一子像素区域的示意图。

如图2A所示，第二板结构中是具有第二基板202，并在第二基板202上形成栅极(Gate Electrode)212(图案化第一金属层而形成)，栅极212上并覆盖有一第一绝缘层213。第一绝缘层213上方并具有漏极D、源极S(由微影蚀刻一第二金属层而成)与由非晶硅(amorphous silicon，a-Si)所形成一半导体层的信道区215。之后，形成一保护层(Passivation Layer)216于漏极D、源极S之上并覆盖第一绝缘层213。并于保护层216上形成一接触洞(contact hole)217以暴露出源极S或漏极D的其中之一，而位于保护层216上方的像素电极204则通过接触洞217而与源极S或漏极D的其中之一电性连接。

而扫瞄信号线和数据信号线是分别于形成栅极212和源/漏极区S/D的图样化制程中同时形成，其中扫瞄信号线与数据信号线之间是以第一绝缘层213相隔离。

而图2B中，储存电容(CST)包括共同电极214与电容电极218，两者之间是以第一绝缘层213相隔。储存电容的制造过程是于制造TFT时同时完成。共同电极214是图案化第一金属层而得，电容电极218则是图案化第二金属层而得。保护层216则同时覆盖了电容电极218与绝缘层213。保护层216中并具有一接触洞219，像素电极204是经由接触洞219与电容电极218电性连接。其中，TFT-LCD中的所有像素的储存电容的共同电极214均相连，并连接至系统的一参考电位。

图2C中，R、G或B子像素区域是由数据信号线DL(Data Line)和扫描信号线SL(Scan Line)所控制，且包括一薄膜晶体管(TFT)27与一像素电极(PE)204。而对应于共同电极Vcom处则可产生储存电容。图2C的共同电极Vcom即为图2B中图案化的第一金属层(标号214)，上方则有图案化的第二金属层所形成的电容电极218，最上方的像素电极204则利用接触洞219与电容电极218电性连接。而像素电极204上并形成多个狭缝220，以达到多显示域及广视角目的。另外，在图2C中也绘示出：当第二板结构和第一板结构对组后，为了达到多区域及广视角目的而在第一板结构所形成的突起物108。

然而，无论是突起物108(如图1A、图1B所示)或是狭缝220(如图2C所示)单独存在，或是两者皆具而构成的配向控制图案，虽然可以达到多区域及广视角的效果，但容易造成暗态漏光的缺点。对于目前的液晶显示面板来说，在暗态时，画面并不是全黑的，而是有漏光的情形产生，且因各次画区域的漏光量不同而造成画面的颜色会产生偏移，即暗态色偏的问题，使面板显示品质大受影响，其中又以暗态偏蓝的情形最常被观察到。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种显示装置的像素结构，利用遮蔽物所形成的不透光区，适当地遮蔽各子像素中的配向控制图案，以达到改善色偏的目的。

根据本发明的目的，提出一种像素结构，适用于一显示装置(display)，该显示装置，是由一液晶层夹设于一第一基板及一第二基板中所构成，该像素结构包括：

多个第一子像素、多个第二子像素和多个第三子像素；

多个配向控制图案(alignment controlling pattern)，是分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中，以控制该液晶层的液晶分子的配向方向；

多个不透光区(opaque regions)，是分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中并实质上对应于部份所述的配向控制图案，且于所述的第一、第二和第三子像素中至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽。

本发明的效果为提供一种显示装置的像素结构，利用遮蔽物所形成的不透光区，适当地遮蔽各子像素中的配向控制图案，以达到改善色偏的目的。

本发明还提供了一种像素结构的制造方法，应用于一显示装置中，该显示装置是由一液晶层夹设于一第一基及一第二基板中所构成，所述的像素结构的制造方法包括：

形成多个第一子像素、多个第二子像素和多个第三子像素；

分别形成多个配向控制图案，于所述的第一、第二和第三子像素中，以控制所述的液晶层的液晶分子的配向方向；

分别形成多个不透光区，于所述的第一、第二和第三子像素中并实质上对应于部份所述的配向控制图案，且于所述的第一、第二和第三子像素中至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽。

本发明又提供了一种显示装置的制造方法，包括：

提供一第一板结构和一第二板结构；

形成多个第一子像素、多个第二子像素和多个第三子像素于所述的第一板结构和所述的第二板结构；

分别形成多个配向控制图案于所述的第一、第二和第三子像素中；

分别形成多个不透光区于所述的第一、第二和第三子像素中并实质上对应于部份所述的配向控制图案，且于所述的第一、第二和第三子像素中至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽；以及

对组所述的第一板结构和所述的第二板结构，并提供一液晶层于该第一板结构和该第二板结构之间，其中，所述的配向控制图案是控制该液晶层的液晶分子的配向方向。

附图说明

图1A、图1B分别绘示使用垂直配向型液晶分子的多显示域液晶显示面板在未供给电压时与供给电压后的简单示意图。

图2A绘示一种传统液晶显示面板的第二板结构的TFT的剖面示意图，且该剖面是沿着图2C中2A-2A剖面线绘制。

图2B绘示一种传统液晶显示器的第二板结构的储存电容结构的剖面示意图，且该剖面是沿着图2C中2B-2B剖面线绘制。

图2C绘示一种传统多域垂直配向型模式(MVA Mode)的液晶显示器的单一子像素的示意图。

图3绘示依照本发明第一实施例的TFT LCD的单一子像素中具有突起物的示意图。

图4A、图4B绘示图3中沿着4L-4L剖面线绘制的剖面示意图，其中图4A、图4B是分别以黑色矩阵和金属作为不透光区。

图5A、图5B为绘示图4A中黑色矩阵分别遮住一半的突起物和遮住全部的突起物的示意图。

图6绘示依照本发明第二实施例的TFT LCD的单一子像素中具有狭缝的示意图。

图7A、图7B绘示图6中沿着7L-7L剖面线绘制的剖面示意图，其中图7A、图7B是分别以黑色矩阵和金属作为不透光区。

图8A～8B为绘示图7A中黑色矩阵分别遮住一半的狭缝和遮住全部的狭缝的示意图。

图9绘示依照本发明第三实施例的TFT LCD的单一子像素中具有狭缝的示意图。

图10A、图10B绘示图9中沿着10L-10L剖面线绘制的剖面示意图，其中图10A、10B是分别以黑色矩阵和金属作为不透光区。

图11A～11B为绘示图10A中黑色矩阵分别遮住一半的狭缝和遮住全部的狭缝的示意图。

图12绘示依照本发明第四实施例的TFT LCD的单一像素结构中具有四个子像素的示意图。

图13绘示对应于图12中无色的第四子像素的的黑色矩阵示意图。

图14为绘示全彩显示装置中不同的不透光区遮蔽情况的色坐标示意图。

图15为本发明的其中一组RGB子像素的配向控制图案遮蔽情况的色坐标示意图。

附图标号：

10：第一板结构

102：第一基板

103：彩色滤光片层

104：透明电极

106：配向膜

108、308、808：突起物

20：第二板结构

202：第二基板

203、216：保护层

204：像素电极

206：配向膜

208：沟槽

212：栅极

213：第一绝缘层

214：共同电极

215：信道区

217、219：接触洞

218：电容电极

220、608、908：狭缝

27：薄膜晶体管

30：液晶层

302：液晶分子

408、708、918、1008：黑色矩阵

418、718、928：金属层

1001、1002、1003、1004：第一子像素、第二子像素、第三子像素、第四子像素

具体实施方式

本发明提出一种可改善色偏的显示装置的像素结构，特别是可以控制显示装置在暗态时其颜色的偏移情形。利用黑色矩阵(如：光阻)、金属或上述组合等遮蔽物所形成的不透光区，将容易造成暗态漏光的突起物(protrusion)或/和狭缝(slit)等配向控制图案适当地遮住，以挡掉各子像素的部份漏光量，使显示装置的各子像素的漏光量不同(也即在暗态的亮度不同，颜色也会跟着改变)，进而控制其颜色变化，改善色偏的情形。

本发明的一像素结构，是适用于一显示装置(display)，该显示装置是由一液晶层夹设于一第一基板及一第二基板中所构成。像素结构包括：多个第一、第二和第三子像素；多个配向控制图案(alignment controlling pattern)，是分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中，以控制液晶层的液晶分子的配向方向；多个不透光区(opaque regions)，是分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中并实质上对应于部份所述的配向控制图案，且于所述的第一、第二和第三子像素中至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽。本发明的实施例是以第一子像素为红色群组的色彩、第二子像素为绿色群组的色彩和第三子像素为蓝色群组的色彩，当做本发明的实施范例，然而，本发明并不限制于此，在CIE色坐标上的其它颜色也可适用，如：紫色、黄绿色、橘红色、红棕色、黄色、靛蓝色、或其它的颜色。

以下根据不同模式的配向控制图案，提出第一、二、三、四实施例作为本发明的详细说明。然而，本发明并不限制于此，且所述的实施例并不会限缩本发明欲保护的范围。而实施例中是以薄膜晶体管液晶显示面板作为本发明的像素结构所应用的显示装置。关于薄膜晶体管液晶显示面板的细部，请参考图1A～1B、图2A～2C及相关说明。再者，实施例中的图标与图1A～1B、图2A～2C相同组件是沿用相同标号。另外，为清楚说明本发明的技术特点，实施例中的图标是绘制单一子像素(R、G或B子像素)的配向控制图案及其相对应的不透光区。而图标中也省略不必要的组件，以清楚显示本发明的技术特点。

第一实施例：

第一实施例中是以上板结构的突起物(protrusion)作为薄膜晶体管液晶显示面板(TFT LCD)的配向控制图案。

请参照图3、图4A～4B和图5A～5B。图3绘示依照本发明第一实施例的TFT LCD的单一子像素中具有突起物的示意图。图4A、4B绘示图3中沿着4L-4L剖面线绘制的剖面示意图，其中图4A、图4B是分别以黑色矩阵和金属作为不透光区。图5A～5B是绘示图4A中黑色矩阵分别遮住一半的突起物和遮住全部的突起物的示意图。

如图3所示，一R、G或B子像素区域是由数据信号线DL(Data Line)和扫描信号线SL(Scan Line)所控制，且包括一薄膜晶体管(TFT)27与一像素电极(PE)204。而对应于共同电极(Vcom)214处则可产生储存电容，共同电极214上方则有电容电极218(图案化的第二金属层所形成)。最上方的像素电极204则利用接触洞219与电容电极218电性连接。另外，在第一板结构具有多个突起物308，以作为配向控制图案，当TFT LCD的第二板结构和第一板结构对组后，突起物308的存在可以达到多区域及广视角目的。在图3中可看出突起物308在子像素中的相关位置。

在此实施例中，是分别利用黑色矩阵和金属作为不透光区，其位置与突起物308相对应，以适当地挡去子像素区域中全部或部分的漏光量。如图4A、图4B所示，TFT LCD由第一板结构10与第二板结构20对组而成，中间填充液晶分子302以形成液晶层30于第一板结构10与第二板结构20之间。第二板结构20部分主要在第二基板202处形成可控制像素动作的薄膜晶体管(未显示)和保护层203，而保护层203上具有像素电极204，上方则覆盖配向膜206。第一板结构10则具有一第一基板102、一彩色滤光片层103、一透明电极104、突起物308和覆盖于突起物308表面的一配向膜106。在未供给电压时，突起物308提供液晶分子302一预倾角。

在图4A中，第一板结构10更具有黑色矩阵(Black Matrix)408；而黑色矩阵408的一部份则作为此实施例的不透光区，以部分或全部遮挡突起物308。图4B中，则以第二板结构20的金属层418作为遮挡突起物308的不透光区。

图5A～5B则绘示图4A中黑色矩阵408的上视图，其中图5A的黑色矩阵408遮住了子像素区域中一半的突起物308，图5B的黑色矩阵408则遮住了子像素区域中全部的突起物308。当然，此领域具有通常知识者当知，黑色矩阵408的图形并不限于此两种，而是依实际应用时，该子像素的突起物308需被遮住的百分比而定。

第二实施例：

第二实施例中，是在第二板结构的像素电极上形成多个狭缝(slit)，作为薄膜晶体管液晶显示面板(TFT LCD)的配向控制图案。

请参照图6、图7A～7B和图8A～8B。图6绘示依照本发明第二实施例的TFT LCD的单一子像素中具有狭缝的示意图。图7A、7B绘示图6中沿着7L-7L剖面线绘制的剖面示意图，其中图7A、7B是分别以黑色矩阵和金属作为不透光区。图8A～8B为绘示图7A中黑色矩阵分别遮住一半的狭缝和遮住全部的狭缝的示意图。

如图6所示，一R、G或B子像素区域是由数据信号线DL(Data Line)和扫描信号线SL(Scan Line)所控制，且包括一薄膜晶体管(TFT)27与一像素电极(PE)204。而对应于共同电极(Vcom)214处则可产生储存电容，共同电极214上方则有电容电极218(图案化的第二金属层所形成)。最上方的像素电极204则利用接触洞219与电容电极218电性连接。另外，在第二板结构的像素电极204上是具有多个狭缝608，以作为配向控制图案，达到多区域及广视角目的。

在此实施例中，也可分别利用黑色矩阵和金属作为不透光区，其位置与狭缝608相对应。如图7A、图7B所示，TFT LCD由第一板结构10与第二板结构20对组而成，中间填充液晶分子302以形成液晶层30于第一板结构10与第二板结构20之间。第二板结构20部分主要在第二基板202处形成可控制像素动作的薄膜晶体管(未显示)和保护层203，而保护层203上具有像素电极204，上方则覆盖配向膜206。像素电极204上的狭缝608是将子像素分割成多个区域。在施加电场时，在狭缝608与被分割的电极边缘位置上会产生倾斜电场，而使靠近此处的液晶分子302发生倾斜扭转，同时将其配向的作用力扩大到区域其它处中，造成区域内的其它液晶分子302也受到影响，进而达到多显示域和广视角的效果。第一板结构10则具有一第一基板102、一彩色滤光片层103、一透明电极104和一配向膜106。

在图7A中，第一板结构10更具有黑色矩阵(Black Matrix)708；而黑色矩阵708的一部份则作为此实施例的不透光区，以部分或全部遮挡狭缝608。图7B中，则以第二板结构20的金属层718作为遮挡狭缝608的不透光区。

图8A～8B则绘示图7A中黑色矩阵708的上视图，其中图8A的黑色矩阵708遮住了子像素区域中一半的狭缝608，图8B的黑色矩阵708则遮住了子像素区域中全部的狭缝608。当然具有通常知识者可知，黑色矩阵708的图形并不仅限于此两种，而是依实际应用时，该子像素的狭缝608需被遮住的百分比而定。

第三实施例：

第三实施例中，是在第一板结构形成突起物(protrusion)，在第二板结构的像素电极上形成多个狭缝(slit)，两者同时作为薄膜晶体管液晶显示面板(TFT LCD)的配向控制图案。

请参照图9、图10A～10B和图11A～11B。图9绘示依照本发明第三实施例的TFT LCD的单一子像素中具有狭缝的示意图。图10A、图10B绘示图9中沿着10L-10L剖面线绘制的剖面示意图，其中图10A、图10B是分别以黑色矩阵和金属作为不透光区。图11A～11B为绘示第图10A中黑色矩阵分别遮住一半的狭缝和遮住全部的狭缝的示意图。

如图9所示，一R、G或B子像素区域是由数据信号线DL(Data Line)和扫描信号线SL(Scan Line)所控制，且包括一薄膜晶体管(TFT)27与一像素电极(PE)204。而对应于共同电极(Vcom)214处则可产生储存电容，共同电极214上方则有电容电极218(图案化的第二金属层所形成)。最上方的像素电极204则利用接触洞219与电容电极218电性连接。图9中，是以第一板结构的突起物808，和第二板结构中像素电极204的狭缝908，作为配向控制图案，以达到多显示域及广视角目的。

在此实施例中，也可分别利用黑色矩阵和金属作为不透光区，其位置与突起物808和狭缝908的位置相对应。如图10A、图10B所示，TFT LCD由第一板结构10与第二板结构20对组而成，中间填充液晶分子302以形成液晶层30于第一板结构10与第二板结构20之间。第一板结构10包括：一第一基板102、一彩色滤光片层103、一透明电极104和一配向膜106；其中，透明电极104上具有突起物808。第二板结构20包括：第二基板202、薄膜晶体管(未显示)、保护层203、像素电极204和配向膜206；其中，像素电极204是具有狭缝908。

在图10A中，第一板结构10更具有黑色矩阵(Black Matrix)918，而黑色矩阵918的一部份则作为此实施例的不透光区，以部分或全部遮挡配向控制图案(包括突起物808和狭缝908)；图10B中，则以第二板结构20的金属层928作为遮挡突起物808和狭缝908的不透光区，以适当地挡去子像素区域中全部或部分的漏光量。

图11A～11B则绘示图10A中黑色矩阵918的上视图，其中图11A的黑色矩阵918遮住了子像素区域中一半的配向控制图案(包括突起物808和狭缝908)，图11B的黑色矩阵918则遮住了子像素区域中全部的配向控制图案(包括突起物808和狭缝908)。当然具有通常知识者可知，黑色矩阵918的图形并不仅限于此两种，而是依实际应用时，该子像素的配向控制图案需被遮住的百分比而定。

第四实施例：

图12绘示依照本发明第四实施例的TFT LCD的单一像素结构中具有四个子像素的示意图。在此实施例，每一个像素结构除了包括如第一、二、三实施例中所叙述的第一、二、三子像素外，更包含至少一第四子像素于像素结构中用以增加彩度。第四子像素可为无色、红色、绿色、蓝色或CIE色坐标上的其它颜色的色彩(如：紫色、黄绿色、橘红色、红棕色、黄色、靛蓝色、或其它的颜色。)，在此实施例中，是以第四子像素为无色色彩做说明，但不限于此，也可四个子像素以上，如：六个子像素、八个子像素等。另外，在第一、二、三、四子像素中是以突起物作为配向控制图案。

如图12所示，单一像素结构包括第一子像素1001、第二子像素1002、第三子像素1003和第四子像素1004。而第一、第二、第三或第四子像素中的配向控制图案(突起物)在此与第一实施例的配向控制图案相同。同样的，在此实施例中，可利用部分金属层或黑色矩阵作为遮挡突起物308的不透光区。以第一子像素1001、第二子像素1002和第三子像素1003分别为红色群组的色彩、绿色群组的色彩和蓝色群组的色彩为例，不透光区图案的示意图可参照第一实施例中图5A和图5B的黑色矩阵图形(分别遮住一半的突起物和遮住全部的突起物)。若第四子像素1004为无色色彩时，不透光区的设计则可环绕第四子像素1004的周围，例如是刚好为数据信号线(data line)和扫瞄信号线(scan line)、或是对应到彩色滤光片层的黑色矩阵。请参照图13，其绘示对应于图12中无色的第四子像素的黑色矩阵示意图。如图13所示，是以黑色矩阵1008作为第四子像素1004的不透光区图形，而黑色矩阵1008的图案刚好对应数据信号线和扫瞄信号线，几乎没遮到第四子像素1004的配向控制图案(突起物)。若第四子像素为其它色彩，则依本发明上述的所述的实施例的实施方式来设计不透光区所遮蔽的面积。

显示装置的像素结构及相关遮蔽实验：

在相关遮蔽实验中，本发明的应用于显示装置的像素结构主要包括：

(1)多个第一、第二和第三子像素，是以第一子像素为红色群组的色彩、第二子像素为绿色群组的色彩和第三子像素为蓝色群组的色彩，作为实施范例；

(2)多个配向控制图案(alignment controlling pattern)，是分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中，用以控制液晶层的液晶分子的配向方向；例如第一实施例的突起物，或第二实施例的狭缝，或第三实施例的突起物和狭缝；

(3)多个不透光区(opaque regions)，是分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中并对应于所述的配向控制图案；且于所述的第一、第二和第三子像素中至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽。换句话说，RGB三种子像素中，至少两种不同颜色子像素的配向控制图案被不透光区所遮蔽的面积不相同。

图14是绘示全彩显示装置中不同的不透光区遮蔽情况的色坐标示意图。其中，各符号代表的意义如下：

实心菱形：未遮蔽(没有任何不透光区)时，亮态的色坐标，(x，y)约(0.266，0.28)。

星号：未遮蔽(没有任何不透光区)时，暗态的色坐标，(x，y)约(0.251，0.24)。

实心三角形：红色子像素中配向控制图案全部遮蔽时的暗态色坐标，(x，y)约(0.232，0.237)。

实心方形：绿色子像素中配向控制图案全部遮蔽时的暗态色坐标，(x，y)约(0.247，0.196)。

实心圆形：蓝色子像素中配向控制图案全部遮蔽时的暗态色坐标，(x，y)约(0.291，0.313)。

空心菱形：红色、绿色和蓝色子像素中配向控制图案全部遮蔽时的暗态色坐标，(x，y)约(0.267，0.255)。

空心三角形：红色子像素中配向控制图案遮蔽1/2时的暗态色坐标，(x，y)约(0.242，0.240)。

空心方形：绿色子像素中配向控制图案遮蔽1/2时的暗态色坐标，(x，y)约(0.25，0.22)。

空心圆形：蓝色子像素中配向控制图案遮蔽1/2时的暗态色坐标，(x，y)约(0.268，0.272)。

从图14的结果可看出：

(1)当红色子像素中配向控制图案被遮蔽时，其暗态色坐标均会往左边移动，而全部被遮蔽(实心三角形)比一半被遮(空心三角形)还要偏往左边；

(2)当绿色子像素中配向控制图案被遮蔽时，其暗态色坐标均会往左下角移动，而全部被遮蔽(实心方形)比一半被遮(空心方形)还要偏往下方；

(3)当蓝色子像素中配向控制图案被遮蔽时，其暗态色坐标均会往右上角移动，而全部被遮蔽(实心圆形)比一半被遮(空心圆形)还要偏往右上方；

因此通过控制RGB子像素的配向控制图案的遮蔽情况，即可控制暗态色坐标的位置，让色坐标移动到应用显示装置所期望的位置，进而解决传统显示装置暗态色偏的问题。

图15为本发明的其中一组RGB子像素的配向控制图案遮蔽情况的色坐标示意图。在此组实验中，是将红色子像素中配向控制图案全部遮蔽(100％)，绿色子像素中配向控制图案遮蔽一半(50％)，蓝色子像素中配向控制图案遮蔽90％，实验结果发现其暗态色坐标(实心三角形)几乎可和亮态的色坐标(实心菱形)重合，也就是改善了暗态色偏的问题。

另外，值得注意的是，突起物也会透光，虽然把它遮住可减少暗态漏光，提高对比，但是亮度也会下降。一般，以绿色子像素的亮度值为最高，蓝色子像素对亮度的供献最小。所以若在实际应用时考虑到亮度问题，为了不使亮度下降太多，可以遮蔽少数的绿色子像素的突起物(因为其亮度值是最高的)，而可遮蔽多数或全部的蓝色子像素的突起物(对亮度的供献是最小的)，使整体亮度不会下降太多，而暗态颜色也可得到适度的改善。如图14中，仅遮蔽蓝色子像素中一半的配向控制图案(空心圆形)，其暗态颜色虽不能和亮态颜色(实心菱形)一样，但是也有大幅改善。

综合本发明的多组实验结果，发现以下情况之一皆可以大幅改善暗态色偏的情形：

(1)蓝色子像素中配向控制图案被不透光区所遮蔽的面积是大于红色子像素中所述的配向控制图案被不透光区所遮蔽的面积；

(2)蓝色子像素中配向控制图案被不透光区所遮蔽的面积是大于绿色子像素中配向控制图案被不透光区所遮蔽的面积；

(3)蓝色子像素中配向控制图案被不透光区遮蔽约50％至100％的面积；

(4)绿色子像素中配向控制图案被不透光区遮蔽至多约50％的面积；

(5)红色子像素中配向控制图案被所述的不透光区遮蔽至多约50％的面积。

另外，应用本发明于一薄膜晶体管液晶显示面板(TFT LCD)时，TFT的形式不限，可以是顶栅极结构(bottom gate type)的TFT或是底栅极结构(top gate type)的TFT，且可以是多晶硅、非晶硅、微晶硅或单晶硅的制程所制造的n型或p型TFT。而第一板或第一板结构中的第一基板或第一基板材质也没有限制，例如可以是透明的玻璃基板、石英基板，或是不透明的陶瓷或硅基板，或是可挠性的塑料基板(如：橡胶、聚酯类、聚醯类、聚烯类、聚环氧类、或其它材质)。

再者，虽然上述实施例中叙述：将彩色滤光片层103设置于第一板结构，然而本发明的应用并不以此为限。为了提高黑色矩阵与数据信号线的对位精准度，彩色滤光片层可设置在具有TFT的第二基板处，称为COA(color filter onarray)或AOC(array 0n color filter)。本发明的结构也可应用于此种型态的TFTLCD。

必需说明的是，依第二基板上的像素电极的所使用材质可形成不同的显示器类型，且也可运用于上述的所述的实施例。若像素电极的材质为透明的材质包含透明金属氧化物，如：铟锌氧化物、铟锡氧化物、铝锌氧化物、镉锌氧化物、类似的材质、或上述的组合，则此为穿透型显示装置，也为本发明的显示装置的实施例，但本发明不限于此。若像素电极的材质为反射的材质包含金属(如：钛、铝、铬、钽、金、银、铜、铁、钕、钼、或类似的材质)、合金、或上述的组合，则此为反射型显示装置，本发明的显示装置的实施例也可适用。若像素电极的材质包含半穿透半反射的材质，也即，部份的像素电极的材质是由透明材质及另一部份的像素电极的材质是由反射光的材质所构成，则此为半穿反显示装置。也就是说，本发明上述实施例的第一、第二、第三子像素所使用的像素电极可为透明材质、反射光材质或上述的组合。而第四子像素可依其它需求及设计来自由的搭配，所以，所使用的像素电极可为透明材质、反射材质或上述的组合。

再者，必需说明的是，上述实施例所举出的不透光区分别以金属层及黑色矩阵应用于第一基板上或第二基板上，然而，为了能够更能把漏光所带来的影响减至最低，上述的实施例也可同时使用金属层及黑色矩阵于第一基板及第二基板上。也就是说，黑色矩阵使用于第一基板上，金属层使用于第二基板上。并且，黑色矩阵的材质也可做用金属(如：钛、铝、铬、钽、金、银、铜、铁、钕、钼、或类似的材质)、合金、金属氧化物、金属氮化物或上述的组合、或聚合物(如：黑色光阻、聚酯或类似的材质)、或上述的组合。换句话说，若黑色矩阵的有机材质为光阻时，可为黑色光阻或部份彩色光阻互相覆盖于预定形成黑色矩阵之处。若黑色矩阵的材质为金属层时，则形成图案于预定黑色矩阵之处。若黑色矩阵为有机材质及金属层同时使用时，则有机材质可在金属层之上或之下。而且，本发明的上述实施例所述的所述的子像素的形状，除了矩形、方型。本发明并不限于此，也可使用多边形，如：菱形、六边形、五角形、梯形、或其它的形状。狭缝的形状，除了本发明上述的实施例所述的形状外，也包含树枝状、梳状、V状、W状、鱼骨状、X状、或其它的形状、或上述的组合。再者，本发明上述的实施例所述的储存电容是由共同电极及第二金属所构成，然而，也可使用第一金属层和/或第二金属层及部份的像素电极所构成。另外，本发明上述的实施例所述第一板结构的突出物是以在透明电极上为范例，然而，突出物也可以在配向膜上。最后，本发明上述的实施例的配向控制图案(包括突起物和狭缝)，除了实施例所述的形成于第一基板或第二基板的位置外，尚可形成于第一基板或/及第二基板上。也就是说，实施例原形成于第一基板，也可换为形成在第二基板上，且可全部的配向控制图案或部份的配向控制图案为突出物。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求权利要求所界定者为准。

Claims (27)

1.一种像素结构，适用于一显示装置，该显示装置，是由一液晶层夹设于一第一基板及一第二基板中所构成，所述的像素结构包括：

多个第一子像素、多个第二子像素和多个第三子像素；

多个配向控制图案，是分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中，以控制所述的液晶层的液晶分子的配向方向；

多个不透光区，是分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中并实质上对应于部分所述的配向控制图案，且于所述的第一、第二和第三子像素中的至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽。

2.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的配向控制图案为多个突起物，分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中的所述的第一基板处。

3.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的配向控制图案为多个狭缝，分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中的所述的第二基板的一像素电极上。

4.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的配向控制图案包括：

多个突起物，分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中的所述的第一基板处；和

多个狭缝，分别形成于所述的第一、第二和第三子像素中的所述的第二基板的一像素电极上。

5.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第一基板具有一彩色滤光片层，所述的第二基板具有多个薄膜晶体管。

6.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第二基板具有一彩色滤光片层和多个薄膜晶体管。

7.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第三子像素中所述的配向控制图案被对应的所述的不透光区所遮蔽的面积大于所述的第一子像素中所述的配向控制图案被对应的所述的不透光区所遮蔽的面积。

8.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第三子像素中所述的配向控制图案被对应的所述的不透光区所遮蔽的面积大于所述的第二子像素中所述的配向控制图案被对应的所述的不透光区所遮蔽的面积。

9.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第三子像素中所述的配向控制图案被所述的不透光区遮蔽为50％至100％的面积。

10.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第二子像素中所述的配向控制图案被所述的不透光区遮蔽至多50％的面积。

11.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第一子像素中所述的配向控制图案被所述的不透光区遮蔽至多50％的面积。

12.如权利要求1所述的像素结构，更包括多个第四子像素，且所述的配向控制图案是形成于所述的第四子像素中。

13.如权利要求12所述的像素结构，其中，第四子像素中还包含一不透光区，且所述的不透光区实质上环绕于所述的第四子像素的周边。

14.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的不透光区为所述的第一、第二和第三子像素中多个黑色矩阵的一部分。

15.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的不透光区为所述的第一、第二和第三子像素中多个金属层的一部分。

16.如权利要求1所述的像素结构，其中所述的第一、第二和第三子像素分别为红色群组的色彩、绿色群组的色彩和蓝色群组的色彩。

17.一种像素结构的制造方法，应用于一显示装置中，该显示装置是由一液晶层夹设于一第一基板及一第二基板中所构成，所述的像素结构的制造方法包括：

形成多个第一子像素、多个第二子像素和多个第三子像素；

分别形成多个配向控制图案，于所述的第一、第二和第三子像素中，以控制所述的液晶层的液晶分子的配向方向；

分别形成多个不透光区，于所述的第一、第二和第三子像素中并实质上对应于部分所述的配向控制图案，且于所述的第一、第二和第三子像素中至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽。

18.如权利要求17所述的制造方法，更包括形成多个第四子像素，且所述的配向控制图案是形成于所述的第四子像素中。

19.如权利要求18所述的制造方法，其中，第四子像素中还包含一不透光区，且所述的不透光区实质上环绕于所述的第四子像素的周边。

20.一种显示装置的制造方法，包括：

提供一第一板结构和一第二板结构；

形成多个第一子像素、多个第二子像素和多个第三子像素于所述的第一板结构和所述的第二板结构；

分别形成多个配向控制图案于所述的第一、第二和第三子像素中；

分别形成多个不透光区于所述的第一、第二和第三子像素中并实质上对应于部分所述的配向控制图案，且于所述的第一、第二和第三子像素中至少两种子像素的所述的配向控制图案是被不同面积的所述的不透光区所遮蔽；以及

对组所述的第一板结构和所述的第二板结构，并提供一液晶层于该第一板结构和该第二板结构之间，其中，所述的配向控制图案是控制该液晶层的液晶分子的配向方向。

21.如权利要求20所述的制造方法，其中所述的配向控制图案为多个突起物，是形成于所述的第一板结构中。

22.如权利要求20所述的制造方法，其中所述的配向控制图案为多个狭缝，是形成于所述的第二板结构中。

23.如权利要求20所述的制造方法，其中所述的配向控制图案包括：

形成多个突起物，于所述的第一板结构中；和

形成多个狭缝，于所述的第二板结构中的一像素电极上。

24.如权利要求20所述的制造方法，其中所述的不透光区为所述的第一、第二和第三子像素中多个黑色矩阵的一部分。

25.如权利要求20所述的制造方法，其中所述的不透光区为所述的第一、第二和第三子像素中多个金属层的一部分。

26.如权利要求20所述的制造方法，更包括形成多个第四子像素，且所述的配向控制图案是形成于所述的第四子像素中。

27.如权利要求26所述的制造方法，其中，第四子像素中还包含一不透光区，且所述的不透光区实质上环绕所述的第四子像素的周边。

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