CN101295111B - 像素结构、像素阵列基板以及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种像素结构，适于配置在基板上。像素结构包括数据线、扫描线、共用线、有源元件、像素电极以及配向层，皆配置于基板上。其中共用线具有电容段，有源元件电性连接数据线与扫描线，像素电极电性连接有源元件且覆盖电容段。配向层覆盖数据线、扫描线、共用线、有源元件与像素电极，且配向层具有配向方向。电容段是沿延伸方向延伸，而配向方向实质上垂直延伸方向。

Description

像素结构、像素阵列基板以及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种像素结构、像素阵列基板以及液晶显示装置。

背景技术

在显示器发展的过程中，制造出体积轻薄短小的显示器是人们持续追求的目标。其中，液晶显示装置(Liquid Crystal Display，简称LCD)的诞生可说是一个重大的里程碑。而经由数十年来的研究，液晶显示装置已成为现今最重要的显示器产品之一。

然而，液晶显示装置发展至今，仍有一些待改善的问题，其中之一是在存储电容(storage capacitor，简称Cst)处的漏光现象。图1A所绘示为现今常见的液晶显示装置的像素结构P1的示意图，其中包括基板100，以及配置于基板100上的数据线102、扫描线104、像素电极106、共用线(common line)108与有源元件T1。共用线108具有电容段108a与连接段108b，而有源元件T1与扫描线102以及数据线104电性连接。像素电极106与有源元件T1电性连接并覆盖住电容段108a，在像素电极106与电容段108a重叠的部分即可构成存储电容。为了提升电容存储的能力，电容段108a上方设计有电容电极110。电容电极110位于像素电极106与电容段108a之间，并与像素电极106电性连接。另外，有配向层(alignment layer，未绘示)亦配置于基板100上且覆盖上述各构件。此外，Dc1代表电容段108a的延伸方向，而Da1则代表配向层的配向方向。

由于基板100上配置有共用线108的部分膜层数较周围区域多，因此覆盖于基板100上的配向层会在共用线108的两侧(区域A10)产生段差，并在区域A10产生边际电场(fringe field)。如此一来，就会使得位于区域A10的液晶分子的排列方式错误，而与位于同一个像素区中其他区域的液晶分子的排列方式不同，而在区域A10产生漏光(light leakage)的现象，如图1B所示。这样会造成显示对比(contrast)的降低，使得液晶显示装置的显示效果不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种像素结构，以提高使用此像素结构的显示装置所输出的画面的对比。

本发明的再一目的是提供一种像素阵列基板，以提高使用此像素阵列基板的显示装置所输出的画面的对比。

本发明的又一目的是提供一种液晶显示装置，以提高使用此显示装置所输出的画面的对比。

本发明提出一种像素结构，其适于配置在基板上。此像素结构包括数据线、扫描线、共用线、有源元件、像素电极以及配向层，上述的构件皆配置于基板上。其中共用线具有一段电容段。有源元件电性连接数据线与扫描线。像素电极则电性连接有源元件且覆盖电容段。此外，配向层覆盖数据线、扫描线、共用线、有源元件与像素电极。其中配向层具有配向方向，电容段则是沿一延伸方向延伸，而配向方向实质上垂直延伸方向。

本发明另提出一种像素阵列基板，此像素阵列基板包括基板、多条数据线、多条扫描线、多条共用线、多个有源元件、多个像素电极以及配向层，且上述的构件皆配置于基板上。其中，数据线与扫描线定义出多个像素区。各条共用线包括多个电容段与多个连接段，且电容段位于像素区内，而连接段则分别连接相邻的电容段。有源元件对应地电性连接上述的数据线与扫描线。像素电极则配置于基板上的像素区内，并对应地电性连接有源元件，且分别覆盖电容段。配向层则覆盖数据线、扫描线、共用线、有源元件与像素电极，且配向层具有配向方向。此外，电容段则沿一延伸方向延伸，而配向方向实质上垂直延伸方向。

本发明更提出一种液晶显示装置，包括像素阵列基板、对向基板以及液晶层。对向基板配置于像素阵列基板上方，而液晶层则配置于对向基板与像素阵列基板之间。其中，像素阵列基板包括基板、多条数据线、多条扫描线、多条共用线、多个有源元件、多个像素电极以及第一配向层，且上述的构件皆配置于基板上。其中多条数据线与多条这些扫描线定义出多个像素区。共用线包括多个电容段与多个连接段，其中各电容段分别位于一个像素区内，而连接段分别连接相邻的电容段。此外，有源元件对应地电性连接数据线与扫描线。像素电极配置于基板上的像素区，并对应地电性连接有源元件，且分别覆盖各电容段。第一配向层覆盖数据线、扫描线、共用线、有源元件与像素电极。其中第一配向层具有第一配向方向，电容段则是沿一延伸方向延伸，而第一配向方向实质上垂直延伸方向。

在上述像素结构、像素阵列基板与液晶显示装置的一实施例中，电容段的边缘是沿延伸方向延伸。

在上述像素结构、像素阵列基板与液晶显示装置的一实施例中，数据线是沿第一方向延伸，扫描线是沿第二方向延伸，第一方向与延伸方向之间的夹角实质上等于45度，而第一方向实质上垂直第二方向。

在上述像素结构、像素阵列基板与液晶显示装置的一实施例中，有源元件例如是薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)。

在上述像素阵列基板与液晶显示装置的一实施例中，各连接段包括第一连接段以及第二连接段。其中，第一连接段穿过位于同一像素区的数据线，且两端分别连接位于相邻像素区的另一第二连接段与位于同一像素区的电容段。第二连接段两端分别连接位于相邻像素区的另一第一连接段与位于同一像素区的电容段，且沿第一方向延伸。

在上述像素阵列基板与液晶显示装置的一实施例中，各连接段包括第一连接段以及两个第二连接段。其中第一连接段穿过对应的数据线，且两端分别连接第二连接段。两个第二连接段分别位于对应的数据线两侧，且沿第一方向延伸，并分别连接相邻的电容段。

在上述像素阵列基板与液晶显示装置的一实施例中，各数据线是沿第一方向延伸，而各扫描线是沿第二方向延伸。第一方向实质上垂直延伸方向，而第一方向实质上垂直第二方向，且各连接段穿过对应的数据线。

在上述像素阵列基板与液晶显示装置的一实施例中，各数据线是沿第一方向延伸，而各扫描线是沿第二方向延伸。第一方向实质上平行延伸方向，而第一方向实质上垂直第二方向，且各连接段穿过对应的扫描线。

在上述液晶显示装置的一实施例中，液晶显示装置还包括背光模块，而像素阵列基板、对向基板以及液晶层配置于背光模块上。

在上述液晶显示装置的一实施例中，对向基板具有一接触液晶层的第二配向层，第二配向层具有第二配向方向。第一配向方向实质上垂直第二配向方向。

综上所述，本发明的像素结构、像素阵列基板以及液晶显示装置中，因为电容段的延伸方向实质上垂直配向层的配向方向，而可有效的改善已知中电容段两侧发生的漏光现象，进而提升液晶显示装置的对比。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。

附图说明

图1A所绘示为现今常见的液晶显示装置的像素结构的示意图。

图1B是用于说明图1A的像素结构的漏光现象。

图2A所绘示为本发明一实施例的像素结构的示意图。

图2B是用于说明图2A的像素结构可明显改善漏光现象。

图3所绘示为本发明另一实施例的像素结构的示意图。

图4所绘示为本发明又一实施例的像素结构的示意图。

图5所绘示为本发明再一实施例的像素结构的示意图。

图6所绘示为本发明又一实施例的像素结构P6的示意图。

图7所绘示为本发明一实施例的像素阵列基板的示意图。

图8所绘示为本发明一实施例的液晶显示装置的剖面图。

附图标记说明

100、200、300、400、500、600、700：基板

102、202、302、402、502、602、DL10：数据线

104、204、304、404、504、604、SL10：扫描线

106、206、306、406、506、606、PE10：像素电极

108、208、308、408、508、608、CL10：共用线

108a、208a、308a、408a、508a、608a、Cst10：电容段

108b、508b、608b、C10：连接段

110：电容电极

208b、308b、408b：第一连接段

208c、308c、408c：第二连接段

308d、408d：第三连接段

800：液晶显示装置

810、A1：像素阵列基板

812：第一配向层

820：对向基板

822：第二配向层

830：液晶层

840：背光模块

A10、A20：区域

Da1、Da2、Da3、Da4、Da5、Da6、Da10、Dc1、Dc2、Dc3、Dc4、Dc5、Dc6、Dc10、Dd2、Dd3、Dd4、Dd5、Dd6、Dd10、Ds2、Ds3、Ds4、Ds5、Ds6、Ds10：方向

P1、P2、P3、P4、P5、P6：像素结构

PE10：像素区

T1、T2、T3、T4、T5、T6、TFT10：晶体管

具体实施方式

图2A所绘示为本发明的实施例的像素结构P2的示意图。请参照图2A，像素结构P2适于配置在基板200上，像素结构P2包括数据线202、扫描线204、像素电极206、共用线208、有源元件T2与配向层(未绘示)。

其中，共用线208具有电容段208a。此外，数据线202、扫描线204、像素电极206、共用线208、有源元件T2以及配向层皆配置于基板200之上。有源元件T2电性连接数据线202以及扫描线204。像素电极206电性连接有源元件T2且覆盖电容段208a。配向层覆盖数据线202、扫描线204、像素电极206、共用线208与有源元件T2上。

请继续参照图2A，覆盖像素电极206的配向层具有配向方向Da2，电容段208a则沿延伸方向Dc2延伸。数据线202沿第一方向Dd2延伸，而扫描线204则往第二方向Ds2延伸。在本实施例中，配向方向Da2实质上垂直延伸方向Dc2，且第一方向Dd2与电容段的延伸方向Dc2之间的夹角则为45度。值得注意的是，电容段208a的边缘例如是沿着Dc2方向延伸。

请继续参照图2A，在本实施例中的共用线208还包括第一连接段208b以及第二连接段208c。其中，第一连接段208b穿过位于同一像素区的数据线202，两端分别连接位于同一像素区的电容段208a的一端以及位于相邻像素区的第二连接段208c(图2A中未绘示)的一端。第二连接段208c沿第一方向Dd2的方向延伸，且两端分别连接位于同一像素区的电容段208a的另一端以及位于相邻像素区的第一连接段208b(图2A中未绘示)的一端。电容段208a一端与第二连接段208c的一端连接，另一端则与第一连接段208b相连接。

在本实施例中，各电容段与各连接段之间的连接处皆在末端处。然而，在其他实施例中，各电容段与各连接段之间的连接处并不限定在末端处。此外，本实施例中的有源元件T2例如是薄膜晶体管。

在本实施例中，配向层的配向方向Da2实质上垂直电容段的延伸方向Dc2，与已知的像素结构P1中两者夹角为45度的结构不同。因此，图2A的像素结构P2可有效改善电容段两侧漏光的现象，如图2B的区域A20所示。

图3所绘示为本发明的另一实施例的像素结构P3的示意图。请参照图3，本实施例的像素结构P3与上述实施例的像素结构P2相似，惟主要的差异的处在于共用线308的结构上有所更动。

如图3所示，本实施例中的第一连接段308b穿过数据线302，两端分别与第二连接段308c、第三连接段308d连接。第二连接段308c位于数据线302与像素电极306之间，并与第一连接段308b以及电容段308a相连接。第三连接段308d则位于数据线302的另一侧，与另一相邻像素对应的电容段以及第一连接段308b相接。

简单的说，本实施例中的第一连接段308b、第二连接段308c与第三连接段308d三者间的结构大致呈现“H”型的形状。即第一连接段308b、第二连接段308c与第三连接段308d间的连接之处并非在末端处。

在本实施例中，像素结构P3同样具有实质上相互垂直的配向层的配向方向Da3与电容段308a的延伸方向Dc3，故可以减少电容段两侧漏光的现象。此处，配向方向Da3与图2的配向方向Da2相反，但实际上配向方向Da3只要实质上垂直电容段308a的延伸方向Dc3即可。

图4所绘示为本发明又一实施例的像素结构P4的示意图。请参照图4，本实施例的像素结构P4与上述实施例的像素结构P2相似，惟主要的差异之处在于共用线408结构上有所更动。

本实施例中的共用线408同样具有第一连接段408b、第二连接段408c与第三连接段408d。然而，本实施例的第一连接段408b的两端分别与第二连接段408c与第三连接段408d的末端相连。第二连接段408c的两末端则分别与第一连接段408b以及对应像素的电容段408a相接。此外，第三连接段408d的两端则分别与第一连接段408b以及另一相邻像素对应的电容段相连接。简单的说，上述的连接段大致呈现类似“N”字型的结构。

由上述可知，本实施例除共用线408的结构设计有所变更之外，像素结构P4仍保有实质上互相垂直的配向层的配向方向与电容段的延伸方向。因此，可以有效减低电容段两侧漏光现象。

图5所绘示为本发明再一实施例的像素结构P5的示意图。像素结构P5中，数据线502沿着第一方向Dd5的方向延伸，扫描线504沿着第二方向Ds5的方向延伸，配向层则具有配向方向Da5。电容段508a的延伸方向Dc5实质上垂直第一方向Dd5，而连接段508b则穿过对应的数据线502。第二方向Ds5与配向层的配向方向Da5实质上为互相垂直。此外，配向层的配向方向Da5同时亦实质上与电容段508a的延伸方向Dc5垂直。电容段508a两侧漏光问题亦可获得改善。

图6所绘示为本发明又一实施例的像素结构P6的示意图。像素结构P6中，数据线602沿着第一方向Dd6的方向延伸，扫描线604沿着第二方向Ds6的方向延伸。共用线608的电容段608a的延伸方向实质上平行第一方向Dd6，而共用线608的连接段608b则跨过对应的扫描线604。配向层具有配向方向Da6，第二方向Ds6与配向层的配向方向Da6实质上为互相平行。此外，配向层的配向方向Da6亦实质上与电容段608a的延伸方向Dc6垂直。电容段608a两侧漏光问题亦可获得改善。

由上述的数个实施例可以得知，本发明的像素结构可以因应不同的显示面板设计需求，调整共用线的结构。因此，本发明的像素结构能广泛的应用在各种显示面板的设计上，并有效提升液晶显示装置的对比度与显示效果。

图7所绘示为本发明一实施例的像素阵列基板A1的示意图。请参照图7，此像素阵列基板A1包括基板700、多条数据线DL10、多条扫描线SL10、多条共用线CL10、多个有源元件TFT10、多个像素电极PE10以及第一配向层(未绘示)。

上述的多条数据线DL10、多条扫描线SL10、多条共用线CL10、多个有源元件TFT10以及多个像素电极PE10皆配置于基板700之上。多条数据线DL10与多条扫描线SL10定义出多个像素区P10。每条共用线CL10都具有多个电容段Cst10与多个连接段C10。各电容段Cst10分别位于一个像素区P10内。每个连接段C10都连接相邻的两个电容段Cst10。此外，像素电极PE10配置于基板700上的像素区P10内，并与对应的有源元件TFT10电性连接，同时覆盖上述的电容段Cst10。另外，第一配向层配置于基板700上，并覆盖上述的构件。

同样的，上述的电容段Cst10具有共同的延伸方向Dc10。电容段Cst10的边缘例如亦沿此延伸方向Dc10延伸。此外，第一配向层具有配向方向Da10，数据线DL10沿第一方向Dd10延伸，而扫描线SL10则沿第二方向Ds10延伸。其中，第一配向层的配向方向Da10实质上垂直电容段Cst10的延伸方向Dc10，以改善在电容段Cst10两侧的漏光现象。此外，本实施例中第一方向Dd10垂直第二方向Ds10，且第一方向Dd10与延伸方向Dc10间的夹角为45度。

值得注意的是，构成本实施例的像素阵列基板A1的像素结构，可以是选自前述第一实施例中的像素结构P2至P5中的任一种，或是其他配向层的配向方向实质上垂直电容段的延伸方向者。因前述像素结构本身即具有降低电容段两侧漏光现象的效用，故当应用在像素阵列基板A1时，亦能有相同的效果，使得液晶显示装置的效能有所提升。

图8所绘示为本发明一实施例的液晶显示装置800的剖面图。请参照图8，本实施例的液晶显示装置800包括像素阵列基板810、对向基板820与液晶层830。

在本实施例中，像素阵列基板810可以是上述实施例中的像素阵列基板A1。亦即是，像素阵列基板810具有第一配向层812与电容段(未绘示)，且像素阵列基板810的特征在于第一配向层812的配向方向实质上垂直电容段的延伸方向。

此外，在本实施例中，对向基板820配置于像素阵列基板810上方。液晶层830则位于对向基板820与像素阵列基板810之间。其中对向基板820具有接触液晶层830的第二配向层822，此第二配向层822具有第二配向方向(未绘示)。第一配向方向实质上垂直第二配向方向。另外，本实施例的液晶显示装置800可采用扭转向列(twist nematic，TN)式设计，即液晶层830是受到水平配向。

此外，当本实施例的液晶显示装置800采用透射式或半透射半反射式设计时，可将上述的像素阵列基板810、对向基板820以及液晶层830配置于背光模块840之上。本实施例的液晶显示装置800亦可采用反射式设计，此时可不配置背光模块840。

本实施例的液晶显示装置800中，因第一配向层812的配向方向实质上垂直电容段的延伸方向，故可有效减少电容段两侧的漏光现象，增加液晶显示装置800的对比，进而使得液晶显示装置800整体效能更为提升。

综上所述，在本发明的像素结构、像素阵列基板以及液晶显示装置中，是将配向层的配向方向与电容段的延伸方向改为实质上互相垂直，不同于已知像素结构中两者夹角为45度。如此一来，位于电容段上下两侧处的液晶分子的排列方向将可获得优选的规范。因此，可改善电容段两侧漏光的现象，液晶显示装置的对比便能提升。

此外，本发明可因应面板设计的需要，在共用线的结构设计上加以改变，但维持配向层的配向方向实质上垂直电容段的延伸方向。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种像素结构，适于配置在基板上，该像素结构包括：

数据线，配置于该基板上；

扫描线，配置于该基板上；

共用线，配置于该基板上，该共用线具有电容段；

有源元件，配置于该基板上，并电性连接该数据线与该扫描线；

像素电极，配置于该基板上，并电性连接该有源元件且覆盖该电容段；以及

配向层，配置于该基板上，并覆盖该数据线、该扫描线、该共用线、该有源元件与该像素电极，其中该配向层具有配向方向，该电容段是沿一延伸方向延伸，而该配向方向垂直该延伸方向。

2.如权利要求1所述的像素结构，其中该电容段的边缘是沿该延伸方向延伸。

3.如权利要求1所述的像素结构，其中该数据线是沿第一方向延伸，该扫描线是沿第二方向延伸，该第一方向与该延伸方向之间的夹角等于45度，而该第一方向垂直该第二方向。

4.如权利要求1所述的像素结构，其中该有源元件包括薄膜晶体管。

5.一种像素阵列基板，包括：

基板；

多条数据线，配置于该基板上；

多条扫描线，配置于该基板上，其中这些数据线与这些扫描线定义出多个像素区；

多条共用线，配置于该基板上，各该共用线包括多个电容段与多个连接段，其中这些电容段分别位于这些像素区，这些连接段分别连接相邻的这些电容段；

多个有源元件，配置于该基板上，并对应地电性连接这些数据线与这些扫描线；

多个像素电极，配置于该基板上的这些像素区，并对应地电性连接这些有源元件，且分别覆盖这些电容段；以及

配向层，配置于该基板上，并覆盖这些数据线、这些扫描线、这些共用线、这些有源元件与这些像素电极，其中该配向层具有配向方向，这些电容段是沿一延伸方向延伸，而该配向方向垂直该延伸方向。

6.如权利要求5所述的像素阵列基板，其中这些电容段的边缘是沿该延伸方向延伸。

7.如权利要求5所述的像素阵列基板，其中这些数据线是沿第一方向延伸，这些扫描线是沿第二方向延伸，该第一方向与该延伸方向之间的夹角等于45度，而该第一方向垂直该第二方向。

8.如权利要求7所述的像素阵列基板，其中各该连接段包括：

第一连接段，穿过位于同一像素区的该数据线；以及

第二连接段，两端分别连接位于相邻像素区的另一第一连接段与位于同一像素区的该电容段，且沿该第一方向延伸，其中该第一连接段的两端分别连接位于相邻像素区的另一第二连接段与位于同一像素区的该电容段。

9.如权利要求7所述的像素阵列基板，其中各该连接段包括：

第一连接段，穿过对应的该数据线；以及

两个第二连接段，分别位于对应的该数据线两侧且沿该第一方向延伸，其中该第一连接段的两端分别连接这些第二连接段，这些第二连接段分别连接相邻的该电容段。

10.如权利要求5所述的像素阵列基板，其中这些数据线是沿第一方向延伸，这些扫描线是沿第二方向延伸，该第一方向垂直该延伸方向，而该第一方向垂直该第二方向，且这些连接段穿过对应的该数据线。

11.如权利要求5所述的像素阵列基板，其中这些数据线是沿第一方向延伸，这些扫描线是沿第二方向延伸，该第一方向平行该延伸方向，而该第一方向垂直该第二方向，且这些连接段跨过对应的该扫描线。

12.一种液晶显示装置，包括：

像素阵列基板，包括：

基板；

多条数据线，配置于该基板上；

多条扫描线，配置于该基板上，其中这些数据线与这些扫描线定义出多个像素区；

多条共用线，配置于该基板上，各该共用线包括多个电容段与多个连接段，其中这些电容段分别位于这些像素区，这些连接段分别连接相邻的这些电容段；

多个有源元件，配置于该基板上，并对应地电性连接这些数据线与这些扫描线；

多个像素电极，配置于该基板上的这些像素区，并对应地电性连接这些有源元件，且分别覆盖这些电容段；

第一配向层，配置于该基板上，并覆盖这些数据线、这些扫描线、这些共用线、这些有源元件与这些像素电极，其中该第一配向层具有第一配向方向，这些电容段是沿一延伸方向延伸，而该第一配向方向垂直该延伸方向；

对向基板，配置于该像素阵列基板上方；以及

液晶层，配置于该对向基板与该像素阵列基板之间。

13.如权利要求12所述的液晶显示装置，其中这些电容段的边缘是沿该延伸方向延伸。

14.如权利要求12所述的液晶显示装置，其中这些数据线是沿第一方向延伸，这些扫描线是沿第二方向延伸，该第一方向与该延伸方向之间的夹角等于45度，而该第一方向垂直该第二方向。

15.如权利要求14所述的液晶显示装置，其中各该连接段包括：

第一连接段，穿过位于同一像素区对应的该数据线；以及

第二连接段，两端分别连接位于相邻像素区的另一该第一连接段与位于同一像素区对应的该电容段，且沿该第一方向延伸，其中该第一连接段的两端分别连接位于相邻像素区的另一第二连接段与位于同一像素区的该电容段。

16.如权利要求14所述的液晶显示装置，其中各该连接段包括：

第一连接段，穿过对应的该数据线；以及

两个第二连接段，分别位于对应的该数据线两侧且沿该第一方向延伸，其中该第一连接段的两端分别连接这些第二连接段，这些第二连接段分别连接相邻的该电容段。

17.如权利要求12所述的液晶显示装置，其中这些数据线是沿第一方向延伸，这些扫描线是沿第二方向延伸，该第一方向垂直该延伸方向，而该第一方向垂直该第二方向，且这些连接段穿过对应的该数据线。

18.如权利要求12所述的液晶显示装置，其中这些数据线是沿第一方向延伸，这些扫描线是沿第二方向延伸，该第一方向平行该延伸方向，而该第一方向垂直该第二方向，且这些连接段穿过对应的该扫描线。

19.如权利要求12所述的液晶显示装置，还包括背光模块，而该像素阵列基板、该对向基板以及该液晶层配置于该背光模块上。

20.如权利要求12所述的液晶显示装置，其中该对向基板具有接触该液晶层的第二配向层，该第二配向层具有第二配向方向，而该第一配向方向垂直该第二配向方向。

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