CN101067706A - 半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半穿透半反射式液晶显示面板和像素结构，其中该液晶显示面板包含多条扫描线、数据线与共通电极，其中各数据线包含第一数据线区段与第二数据线区段，而各共通电极包含至少一个第一共通电极区段。扫描线与第二数据线区段由第一导电层所构成，而第一数据线区段与共通电极由第二导电层构成。第一共通电极区段与穿透电极相重叠，因此可提供储存电容。本发明的半穿透半反射式液晶显示面板的反射区内仅需设置薄膜晶体管，而不需配置容纳储存电容的空间，因此可有效缩减反射区的面积，以提升穿透区开口率。

Description

半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构

技术领域

本发明涉及一种半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构，尤其涉及一种具有高开口率的半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构。

背景技术

在液晶显示器的制造上，像素开口率的大小直接影响到背光源的利用率，也影响到面板的显示亮度。影响开口率大小的主要因素，即是透明导电电极与数据线(data line)之间的距离，若欲追求较大的开口率，在布局时必须缩短透明电极与数据线之间的距离。然而，当透明导电电极与数据线过于接近时，其所受到的杂散电容(Cpd，capacitance between pixel and data line)会变大，导致像素电极(pixel electrode)上充饱的电荷在下个画面(frame)转换前，会因数据配线传送不同电压，而产生串音效应(cross talk)。

为减少杂散电容的效应，已有许多方式被研究，例如增加储存电容的大小，其可降低杂散电容占影响一个子像素单元(sub-pixel)所有电容的比率；另外，当像素电极与数据配线间有稳定电场屏蔽时，可降低数据配线对像素电极的寄生电容(parasitic capacitance)；此外，OIS(Optical Imaging Systems)还提出，利用曝光成型(photo-imaged)及旋转涂布(SOG，spin on glass)方式涂布的有机低介电常数绝缘膜(organic insulator film，K＝2.7～3.5)，可降低数据配线与像素电极间的电容效应，使像素电极可重叠(overlap)到数据配线上。

然而，上述方式会造成若干对于显示效果或工艺上的不良影响，而有待进一步的改善。举例来说，若以增大面积的方式增加储存电容，会影响像素开口率。有机低介电常数绝缘膜本身具有吸湿(water adsorption)、黄化(yellowed)及界面附着性(interface adhesion)不佳的问题，进而影响工艺合格率(yield)及产出速度(throughput)。

此外，对于半穿透半反射式液晶显示器而言，部分产品的规格要求低反射率，例如反射率小于3％，也就是反射区的面积占显示区的总面积的比例小于3％，在此状况下要将薄膜晶体管元件与储存电容同时设置于反射区内并完全被反射电极所遮蔽在设计上存在着极大的困难，由于薄膜晶体管元件为必要元件而无法省略，若要完全不影响穿透区开口率，势必需要缩小储存电容的尺寸，一旦储存电容偏低将容易产生漏电问题，并进而造成微亮点或微暗点的产生，影响显示品质。因此，如何在不影响开口率的前提下增加半穿透半反射式液晶显示器的储存电容，实为半穿透半反射式液晶显示器的发展上一重要课题。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构，以提升储存电容与开口率。

为达上述目的，本发明提供一种半穿透半反射式液晶显示面板的像素结构，包含：基板，具有像素区，该像素区包含反射区与穿透区；数据线，沿第一方向设置于该基板上，该数据线包含第一数据线区段与第二数据线区段，其中该第一数据线区段与该第二数据线区段通过连接洞电连接；共通电极，设置于该基板上，该共通电极包含至少一个第一共通电极区段，沿该第一方向设置于该穿透区，且与第二数据线区段相重叠；扫描线，沿第二方向设置于该基板上，其中该扫描线与该第二数据线区段由第一导电层所构成，该第一数据线区段与该共通电极由第二导电层构成；穿透电极，设置于该穿透区内，其中该穿透电极与该共通电极彼此绝缘并至少部分重叠；反射电极，设置于该反射区内，并与该穿透电极电连接；以及薄膜晶体管，与该扫描线与该数据线电连接。

根据本发明的像素结构，其中所述共通电极还包含至少一个第二共通电极区段，沿所述第二方向设置于所述穿透区，且电连接于所述第一共通电极区段。

根据本发明的像素结构，其中所述第二共通电极区段设于所述反射区与所述穿透区的交界处。

根据本发明的像素结构，其中所述第一共通电极区段与所述第二共通电极区段大体环绕所述穿透区。

根据本发明的像素结构，还包含调整层，设置于所述反射区内，且所述反射电极设于所述调整层上。

根据本发明的像素结构，其中所述反射电极至少暴露出所述调整层的倾斜表面。

根据本发明的像素结构，其中所述共通电极还包含至少一个第二共通电极区段，沿所述第二方向设置于所述穿透区，所述第二共通电极区段大体位于所述调整层的倾斜表面下方。

根据本发明的像素结构，所述反射电极具有连接电极，电连接所述穿透电极。

根据本发明的像素结构，其中所述第一方向大体与所述第二方向垂直。

本发明还提供了一种半穿透半反射式液晶显示面板，包含：第一基板，具有多个像素区，各像素区包含反射区与穿透区；多条数据线，沿第一方向设置于所述第一基板上，各数据线包含第一数据线区段与第二数据线区段，其中所述第一数据线区段与所述第二数据线区段通过连接洞电连接；多条扫描线，沿第二方向设置于所述第一基板上；多个共通电极，设置于所述第一基板上，各共通电极包含至少一个第一共通电极区段，沿所述第一方向设置于各穿透区，且与所述第二数据线区段大体相重叠；其中所述多个扫描线与所述多个第二数据线区段由第一导电层所构成，所述多个数据线区段与所述多个共通电极由第二导电层构成；多个穿透电极，分别设置于所述多个像素区的各穿透区内，其中于同一像素区中，所述穿透电极与所述共通电极彼此绝缘并至少部分重叠；多个反射电极，分别设置于所述多个像素区的各反射区内，其中于同一像素区中，所述反射电极与所述穿透电极电连接；多个薄膜晶体管，各薄膜晶体管分别与对应的各扫描线与各数据线电连接；第二基板，与所述第一基板对向设置；以及液晶层，设置于所述第一基板与所述第二基板之间。

由上述可知，本发明的半穿透半反射式液晶显示面板的扫描线与第二数据线区段由第一导电层所构成，而第一数据线区段与共通电极由第二导电层构成，而由于共通电极与穿透电极相重叠，因此可提供储存电容。通过上述设计，本发明的半穿透半反射式液晶显示面板的反射区内仅需设置薄膜晶体管，而不需配置容纳储存电容的空间，因此可有效缩减反射区的面积，以提升穿透区开口率。

以下为有关本发明的详细说明与附图。然而所附图式仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1至图5为本发明第一实施例的半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构的示意图。

图6至图9为本发明第二实施例的半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构的示意图。

图10至图13为本发明第三实施例的半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构的示意图。

图14至图17为本发明第四实施例的半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构的示意图。

图18为本发明又一实施例的半穿透半反射式液晶显示面板的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10           第一基板              12      像素区

12R          反射区                12T     穿透区

14           数据线                14a     第一数据线区段

14b          第二数据线区段        14c     连接洞

15           扫描线                15a     栅极

16           共通电极              16a     第一共通电极区段

16b          第二共通电极区段      17      半导体层

18           数薄膜晶体管          18a     源极

18b          漏极                  20      穿透电极

21           介电层                22      反射电极

24           连接电极              26      调整层

26a、26b     倾斜表面              28      缺口

30           第二基板              32      彩色滤光片

32R        红色滤光片    32G    绿色滤光片

32B        蓝色滤光片    34     保护层

36         共通电极层    38     配向凸起物

40         调整凸块      50     液晶层

具体实施方式

请参考图1至图5。图1至图5为本发明第一实施例的半穿透半反射式多区域垂直配向(multi-domain vertical alignment，MVA)液晶显示面板及其像素结构的示意图。本实施例以双间隙(dual cell gap)型的半穿透半反射式液晶显示面板为例说明本发明的特点，其中图1为半穿透半反射式液晶显示面板的阵列基板的俯视示意图，图2为图1的阵列基板的部分结构俯视示意图，图3为图1的半穿透半反射式液晶显示面板沿AA’的剖面示意图，图4为图1的半穿透半反射式液晶显示面板沿BB’的剖面示意图，并包含延伸的相邻像素的穿透区12T，图5为图1的半穿透半反射式液晶显示面板沿CC’的剖面示意图。如图1至图5所示，半穿透半反射式液晶显示面板包含第一基板(阵列基板)10、第二基板(彩色滤光片基板)(图1与图2未示)30与第一基板10对向设置，以及液晶层(图1与图2未示)50设置于第一基板10与第二基板30之间。第一基板10具有多个像素区12，且各像素区12均包含反射区12R与穿透区12T。另外，第一基板10具有多条沿第一方向(图1中的横向)设置的数据线14，以及多条沿第二方向(图1中的纵向)设置的扫描线15，其中第一方向大体与第二方向垂直，而各数据线14包含第一数据线区段14a与第二数据线区段14b，且第一数据线区段14a与第二数据线区段14b分属不同层的导电层所制作。更精确地说，本实施例的第一数据线区段14a由第二导电层(以下栅极型薄膜晶体管工艺为例，第二导电层与薄膜晶体管元件的源极/漏极为同层金属)所构成，而第二数据线区段14b为第一导电层所构成(以下栅极型薄膜晶体管工艺为例，第一导电层与扫描线15以及薄膜晶体管元件的栅极为同层金属)。各数据线14的第一数据线区段14a与第二数据线区段14b为部分重叠(如图5所示)，并通过设于第一数据线区段14a与第二数据线区段14b之间的连接洞(contact via)14c电连接第一数据线区段14a与第二数据线区段14b。换句话说，位在第一数据线区段14a与第二数据线区段14b之间的绝缘层(未标示)具有连接洞14c用以暴露出第二数据线区段14b，而第一数据线区段14a的部分填满该连接洞14c用以电连接第二数据线区段14b。

另外，半穿透半反射式液晶显示面板还包含多个共通电极16，设置于第一基板10上，其中各共通电极16包含至少一个第一共通电极区段16a，沿第一方向设置于各穿透区12T，且第一共通电极区段16a由第二金属层所构成，并与第二数据线区段14b大体相重叠。另外于本实施例中，各共通电极16还可还包含至少一个第二共通电极区段16b，沿第二方向设置于穿透区12T，其中第二共通电极区段16b与第一共通电极区段16a举例为同层金属，均由第二金属层构成。此外于本实施例中，第二共通电极区段14b设于反射区12R与穿透区12T的交界处，且各共通电极16的第一共通电极区段16a与第二共通电极区段16b为彼此电连接，并大体环绕相对应的穿透区12T。

半穿透半反射式液晶显示面板还包含多个薄膜晶体管18，各薄膜晶体管18分别设置于相对应的像素区12的反射区12R内，且各薄膜晶体管18包含栅极15a与对应的扫描线15电连接、源极18a与对应的数据线14电连接、漏极18b，以及半导体层(非晶硅层)17。此外，半穿透半反射式液晶显示面板还具有多个穿透电极20分别设置于各像素区12的穿透区12T之内并与薄膜晶体管18的漏极18b电连接，以及多个反射电极22分别设置于各像素区12的反射区12R之内，其中穿透电极20由透明导电材质，例如氧化铟锡构成，而反射电极22则由具高反射率的材质，例如铝、银等金属材质构成，此外于同一像素区12中，穿透电极20与共通电极16之间设置有介电层21，使得穿透电极20与共通电极16彼此绝缘并至少部分重叠，而穿透电极20、介电层21与共通电极16并形成储存电容Cst，而于同一像素区12中，反射电极22则通过连接电极24与穿透电极20电连接，而于本实施例中连接电极24举例为穿透电极20的延伸部分。第一基板10还包含调整层26，设置于各反射区12R内的反射电极22下方，且反射电极22大体覆盖调整层26。设置调整层26的目的在于垫高反射电极22，使得半穿透半反射式液晶显示面板在显示时，反射区12R的外界光与穿透区12T的背光在通过液晶层50时具有相同的光程差，另外调整层26利用黄光光刻工艺形成凹凸表面，由此设于其上的反射电极22还随着调整层26的表面起伏而具有凹凸表面，由此可散射进入反射区12R的外界光。此外，调整层26的二侧壁各具有倾斜表面26a与倾斜表面26b，而倾斜表面26a、26b会影响其上的液晶层50的液晶分子排列，因此此处容易产生漏光问题。在本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板设计中，反射电极22只有形成于调整层26具有凹凸表面的位置，此外为了使反射电极22与穿透电极20电连接接，反射电极22仅仅覆盖靠近穿透区12T的调整层26的部分倾斜表面26a上，由此与穿透电极20电连接。本实施例的反射电极22暴露出倾斜表面26b与大部分的倾斜表面26a，而针对漏光问题，则利用将第二共通电极区段16b的位置设置于大体对应于调整层26的倾斜表面26a、26b，换句话说，第二共通电极区段16b与倾斜表面26a有至少部分重叠，如此一来第二共通电极区段16b可发挥遮蔽漏光的效果。

另一方面，第二基板30则包含多个彩色滤光片32如红色滤光片32R、绿色滤光片32G与蓝色滤光片32B分别对应各像素区12、保护层(overcoat)34覆盖彩色滤光片32的表面、共通电极层36设于保护层34的表面，以及多个配向凸起物(protrusion)38设于共通电极层36的表面。此配向凸起物38可改变电场分部，使液晶往配向凸起物38倾倒，达到多区域配向的功能，可解决灰阶反转的问题即达到广视角的显示功能。

由上述可知，本实施例利用共通电极16与穿透电极20的重叠部分制作储存电容，因此反射区12R的空间仅需容纳薄膜晶体管18而可以不需设置储存电容，故可有效缩减反射区12R的比例以提升穿透区12T的开口率。值得说明的是本发明的扫描线15与第二数据线区段14b由相同的第一导电层所构成，因此在制作上可于同一沉积与蚀刻工艺完成，而第一数据线区段14a与共通电极16还由相同的第二导电层构成，因此还可利用同一沉积与蚀刻工艺完成。另外，反射电极22设置于调整层26之上，因此可直接与穿透电极20电连接而不需通过接触洞加以连接，故本发明的半穿透半反射式液晶显示面板不需额外增加制作成本。

为了便于比较本发明各实施例的异同处，以彰显各实施例的特征所在，在以下各实施例中相同的元件将使用相同的符号标记，并不多加赘述，而说明部分将仅就各实施例相异处进行说明。

请参考图6至图9。图6至图9为本发明第二实施例的半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构的示意图。本实施例以单液晶间隙(single cell gap)型的半穿透半反射式多区域垂直配向液晶显示面板为例说明本发明的特点，其中图6为半穿透半反射式液晶显示面板的阵列基板的俯视示意图，图7为图6的半穿透半反射式液晶显示面板沿DD’的剖面示意图，图8为图6的半穿透半反射式液晶显示面板沿EE’的剖面示意图，且包含延伸的相邻像素的穿透区12T，图9为图6的半穿透半反射式液晶显示面板沿FF’的剖面示意图。如图6至图9所示，由于本实施的半穿透半反射式液晶显示面板为单液晶间隙型，因此于穿透区12T中还设置有调整层26，使得反射区12R与穿透区12T均具有相同的液晶间隙，但穿透电极20可于调整层26之前先形成，因此穿透电极20位于调整层26的下方，且调整层26于穿透区12T与反射区12R的交界处具有缺口28暴露出穿透电极20，由此后续形成的反射电极22可经由缺口28直接与穿透电极20电连接。

请参考图10至图13。图10至图13为本发明第三实施例的半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构的示意图。本实施例也为单液晶间隙型的半穿透半反射式液晶显示面板，其中图10为半穿透半反射式液晶显示面板的阵列基板的俯视示意图，图11为图10的半穿透半反射式液晶显示面板沿GG’的剖面示意图，图12为图10的半穿透半反射式液晶显示面板沿HH’的剖面示意图，图13为图10的半穿透半反射式液晶显示面板沿II’的剖面示意图。如图10至图13所示，由于本实施的半穿透半反射式液晶显示面板为单液晶间隙型，因此于穿透区12T中还设置有调整层26，使得反射区12R与穿透区12T均具有相同的液晶间隙，且穿透电极20于设置于调整层26的表面，而由于穿透电极20不需具有凹凸表面，因此在穿透区12T的调整层26并不具有凹凸表面。另外，调整层26于穿透区12T与反射区12R的交界处具有缺口28，且穿透电极20与反射电极22于缺口28内电连接，并进而与薄膜晶体管电连接。

请参考图14至图17。图14至图17为本发明第四实施例的半穿透半反射式液晶显示面板及其像素结构的示意图。其中图14为半穿透半反射式液晶显示面板的阵列基板的俯视示意图，图15为图14的半穿透半反射式液晶显示面板沿JJ’的剖面示意图，图16为图14的半穿透半反射式液晶显示面板沿KK’的剖面示意图，图17为图10的半穿透半反射式液晶显示面板沿LL’的剖面示意图。如图14至图17所示，本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板的第一基板10的结构与第三实施例的第一基板10类似，而本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板在第二基板30对应于各反射区12R的位置，另分别设置有调整凸块40，由此反射区12R与穿透区12T会具有不同的液晶间隙。

于上述各实施例中，反射电极22设于穿透电极20上方且连接电极24为穿透电极20的延伸部分，但本发明的作法并不限于此。请参考图18，图18为本发明又一实施例的半穿透半反射式液晶显示面板的示意图。如图18所示，与前述各实施例不同的处在于本实施例的连接电极24为反射电极22的延伸部分，而穿透电极20设于反射电极22的上，由此也可使穿透电极20与反射电极22彼此电连接。

综上所述，本发明的各实施例的半穿透半反射式液晶显示面板的数据线包含有由第二金属层构成的第一数据线区段与由第一金属层构成的第二数据线区段，而对应于第二数据线区段的第二金属层则设置有共通电极，由此共通电极不仅可发挥遮蔽电极的效果，并可与和其相重叠的穿透电极形成储存电容。通过上述设计，本发明的半穿透半反射式液晶显示面板的反射区内仅需设置薄膜晶体管，而不需配置容纳储存电容的空间，因此可有效缩减反射区的面积，以提升穿透区的开口率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种像素结构，包含：

基板，具有像素区，所述像素区包含反射区与穿透区；

数据线，沿第一方向设置于所述基板上，所述数据线包含第一数据线区段与第二数据线区段，其中所述第一数据线区段与所述第二数据线区段通过连接洞电连接；

共通电极，设置于所述基板上，所述共通电极包含至少一个第一共通电极区段，沿所述第一方向设置于所述穿透区，且与第二数据线区段相重叠；

扫描线，沿第二方向设置于所述基板上，其中所述扫描线与所述第二数据线区段由第一导电层所构成，所述第一数据线区段与所述共通电极由第二导电层构成；

穿透电极，设置于所述穿透区内，其中所述穿透电极与所述共通电极彼此绝缘并至少部分重叠；

反射电极，设置于所述反射区内，并与所述穿透电极电连接；以及

薄膜晶体管，与所述扫描线与所述数据线电连接。

2.如权利要求1所述的像素结构，其中所述共通电极还包含至少一个第二共通电极区段，沿所述第二方向设置于所述穿透区，且电连接于所述第一共通电极区段。

3.如权利要求2所述的像素结构，其中所述第二共通电极区段设于所述反射区与所述穿透区的交界处。

4.如权利要求2所述的像素结构，其中所述第一共通电极区段与所述第二共通电极区段大体环绕所述穿透区。

5.如权利要求1所述的像素结构，还包含调整层，设置于所述反射区内，且所述反射电极设于所述调整层上。

6.如权利要求5所述的像素结构，其中所述反射电极至少暴露出所述调整层的倾斜表面。

7.如权利要求5所述的像素结构，其中所述共通电极还包含至少一个第二共通电极区段，沿所述第二方向设置于所述穿透区，所述第二共通电极区段大体位于所述调整层的倾斜表面下方。

8.如权利要求1所述的像素结构，所述反射电极具有连接电极，电连接所述穿透电极。

9.如权利要求1所述的像素结构，其中所述第一方向大体与所述第二方向垂直。

10.一种半穿透半反射式液晶显示面板，包含：

第一基板，具有多个像素区，各像素区包含反射区与穿透区；

多条数据线，沿第一方向设置于所述第一基板上，各数据线包含第一数据线区段与第二数据线区段，其中所述第一数据线区段与所述第二数据线区段通过连接洞电连接；

多条扫描线，沿第二方向设置于所述第一基板上；

多个共通电极，设置于所述第一基板上，各共通电极包含至少一个第一共通电极区段，沿所述第一方向设置于各穿透区，且与所述第二数据线区段大体相重叠；

其中所述多个扫描线与所述多个第二数据线区段由一第一导电层所构成，所述多个第数据线区段与所述多个共通电极由一第二导电层构成；

多个穿透电极，分别设置于所述多个像素区的各穿透区内，其中于同一像素区中，所述穿透电极与所述共通电极彼此绝缘并至少部分重叠；

多个反射电极，分别设置于所述多个像素区的各反射区内，其中于同一像素区中，所述反射电极与所述穿透电极电连接；

多个薄膜晶体管，各薄膜晶体管分别与对应的各扫描线与各数据线电连接；

第二基板，与所述第一基板对向设置；以及

液晶层，设置于所述第一基板与所述第二基板之间。

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