CN101750807A - 像素结构及显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种像素结构及显示面板，该像素结构包括扫描线以及数据线、有源元件、电容电极线、上电极图案以及像素电极。扫描线及数据线位于基板上。有源元件与扫描线以及数据线电连接。电容电极线位于基板上。上电极图案位于电容电极线的上方，其中上电极图案中具有第一开口，其暴露出电容电极线。像素电极与有源元件电连接并覆盖住电容电极线以及上电极图案，其中像素电极包括中间部以及与所述中间部连接的多个分支部，且中间部中具有第二开口，其暴露出第一开口。本发明可以增加电极的面积并减少像素电极中的配向狭缝所占的面积，进而减少因配向狭缝的微影刻蚀程序造成其宽度不一致所导致的显示不均匀问题。

Description

像素结构及显示面板

技术领域

本发明是有关于一种像素结构及具有此像素结构的显示面板，且特别是有关于一种采用聚合物稳定配向(Ploymer Stabilized Alignment，PSA)技术的像素结构及具有此像素结构的显示面板。

背景技术

在显示器的发展上，随着光电技术与半导体制造技术的进步，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的液晶显示器已逐渐成为市场的主流。

液晶显示器包括了背光模块以及液晶显示面板，而传统液晶显示面板是由两基板以及填于两基板之间的一液晶层所构成。一般而言，在液晶显示面板的制造过程中，都会在两基板上形成配向膜，以使液晶分子具有特定的排列。现有形成配向膜的方法是先涂布配向材料之后，再对配向材料进行配向工艺。而配向工艺可以分成接触式配向工艺以及非接触式配向工艺。虽然非接触式配向工艺可解决接触式磨擦配向产生的静电问题及粒子(particle)污染等问题，但是其往往会发生配向表面的锚定能不足的问题。而如果配向表面的锚定能不足，将往往导致液晶显示面板的显示品质不佳。

为解决上述问题，目前已提出一种聚合物稳定配向(Ploymer StabilizedAlignment，PSA)的技术。此技术乃是在液晶材料中掺入适当浓度的单体化合物(monomer)并且震荡均匀。接着，将混合后的液晶材料置于加热器上加温到达等向性(Isotropy)状态。然后，当液晶混合物降温25℃室温时，液晶混合物会回到向列型(nematic)状态。此时将液晶混合物注入至液晶盒并施予电压。当施加电压使液晶分子排列稳定时，则使用紫外光或加热的方式让单体化合物进行聚合反应以成聚合物层，由此达到稳定配向的目的。

一般来说，在PSA的液晶显示面板中，会在像素结构的像素电极中形成配向狭缝，以使液晶分子产生特定的配向方向。而像素电极中的配向狭缝越多虽可以越加精确控制液晶分子的配向，但配向狭缝所占面积越多也同时会增加显示不均匀(mura)现象，这是主要因为配向狭缝的微影刻蚀程序造成狭缝宽度不一致所导致。更详细来说，在配向狭缝的微影刻蚀程序中，在曝光装置的光学镜组之间的交界处往往会因为该处的曝光条件与非交界处的曝光条件不完全一致，因此导致该处的狭缝宽度与其他狭缝宽度不一致。因而造成显示面板在这两处的亮度不同，而导致显示不均匀(mura)问题。

发明内容

本发明提供一种像素结构以及具有此像素结构的显示面板，其可以减少传统使用PSA技术的像素结构及显示面板中因所形成的配向狭缝宽度不一致而导致显示不均匀的问题。

本发明提出一种像素结构，其包括扫描线以及数据线、有源元件(activedevice)、电容电极线、上电极图案以及像素电极。扫描线及数据线位于基板上。有源元件与扫描线以及数据线电连接。电容电极线位于基板上。上电极图案位于电容电极线的上方，其中上电极图案中具有第一开口，其暴露出电容电极线。像素电极与有源元件电连接并覆盖住电容电极线以及上电极图案，其中像素电极包括中间部以及与所述中间部连接的多个分支部，且中间部中具有第二开口，其暴露出第一开口。

本发明提出一种显示面板，其包括第一基板、第二基板以及位于第一基板与第二基板之间的显示介质。第一基板上具有多个像素结构，且每一像素结构如上所述。第二基板位于第一基板的对向，其中第二基板上包括设置有电极层。

基于上述，由于本发明的像素结构中发上电极图案中具有第一开口，且像素电极的中间部具有第二开口。当于进行PSA技术的熟化程序时(curingprocess)，于电容电极线所施加的高电压可经第一开口与第二开口而对第二开口上方的液晶分子产生配向作用，进而使该处的液晶分子达到预定的预倾角。如此一来，便可以增加电极的面积并减少像素电极中的配向狭缝所占的面积，进而减少因配向狭缝的微影刻蚀程序造成其宽度不一致所导致的显示不均匀(mura)问题。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的显示面板的剖面示意图；

图2A是根据本发明一实施例的像素结构的上视示意图；

图2B是图2A的像素结构中的像素电极的示意图；

图3是沿着图2A的剖面线I-I’的剖面示意图；

图4A是根据本发明一实施例的像素结构的上视示意图；

图4B是图4A的像素结构中的像素电极的示意图；

图5A是根据本发明一实施例的像素结构的上视示意图；

图5B是图5A的像素结构中的像素电极的示意图；

图6A是根据本发明一实施例的像素结构的上视示意图；

图6B是图6A的像素结构中的像素电极的示意图。

附图标号：

100：第一基板

102：像素阵列层

110：第二基板

112：电极层

150：显示介质

SL：扫描线

DL：数据线

T：有源元件

G：栅极

S：源极

D：漏极

CH：通道层

P：像素电极

C1、C2：接触窗

202：电容电极线

204：上电极图案

204a，204b：第一部分、第二部分

205：遮蔽线

206：第一开口

208：中间部

208a：水平延伸部

208b：垂直延伸部

208c：块状部

210：分支部

210’：次分支部

210a、210b、210c、210d：配向狭缝

211、214：绝缘层

212：第二开口

S：空隙

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

图1是根据本发明一实施例的显示面板的剖面示意图。请先参照图1，本实施例的显示面板包括第一基板100、第二基板110以及位于第一基板100与第二基板110之间的显示介质150。

第一基板100的材质可为玻璃、石英、有机聚合物或是金属等等。第一基板100上包括设置有像素阵列层102，所述像素阵列层102是由多个像素结构所构成。而有关像素阵列层102中的像素结构将于后续段落作详细说明。

第二基板110的材质可为玻璃、石英或有机聚合物等等。第二基板110上包括设置有一电极层112。在本实施例中，电极层112为透明导电层，其材质包括金属氧化物，例如是铟锡氧化物或者是铟锌氧化物。电极层112是全面地覆盖于第二基板110上。另外，根据本发明的实施例，电极层112上并未设置有配向图案(例如配向凸起或配向狭缝)。此外，根据本发明的另一实施例，第二基板110上可更包括设置有彩色滤光阵列(未绘示)，其包括红、绿、蓝色滤光图案。另外，第二基板110上更可包括设置遮光图案层(未绘示)，其又可称为黑矩阵，其设置于彩色滤光阵列的图案之间。

显示介质150包括液晶分子。由于本实施例的显示面板为使用PSA技术的显示面板，因此在显示介质150中除了液晶分子之外，还包括单体化合物。换言之，在此显示面板尚未进行单体化合物的熟化程序时，显示介质150中包含有液晶分子以及单体化合物。当此显示面板于进行单体化合物的熟化程序时，单体化合物会进行聚合反应而于像素阵列层102以及电极层112的表面形成聚合物薄膜。因此当此显示面板于进行单体化合物的熟化程序之后，此时显示介质150主要为液晶分子。

接下来，将针对第一基板100上的像素阵列层102作详细说明。承上所述，像素阵列层102是由多个像素结构所构成，在本实施例中，每一像素结构的设计如图2A所示，图2B为图2A中的像素电极的示意图，图3图为2A中沿着剖面线I-I’的剖面示意图。请参照图2A、图2B及图3，在本实施例中，像素结构包括扫描线SL以及数据线DL、有源元件T、电容电极线202、上电极图案204以及像素电极P。

扫描线SL及数据线DL位于第一基板上100。扫描线SL与数据线DL的延伸方向不相同。此外，扫描线SL以及数据线DL是位于不同的膜层，且两者之间夹有绝缘层。扫描线SL与数据线DL主要用来传递驱动此像素结构的驱动信号。

有源元件T是与扫描线SL以及数据线DL电连接。在此，有源元件T例如是一薄膜晶体管，其包括栅极G、通道层CH、源极S以及漏极D。栅极G与扫描线SL电连接，源极S与数据线DL电连接，换言之，当有控制信号输入扫描线SL时，扫描线SL与栅极G之间会电性导通；当有控制信号输入数据线DL时，数据线DL会与源极S电性导通。通道层CH位于栅极的上方并且位于源极S与漏极D的下方。本实施例的有源元件T是以底部栅极型薄膜晶体管为例来说明，但本发明不限于此。在其他的实施例中，有源元件T也可以是顶部栅极型薄膜晶体管。

电容电极线202是位于第一基板100上。电容电极线202的延伸方向与扫描线SL平行。在本实施例中，电容电极线202可以与扫描线SL同时形成，因此电容电极线202与扫描线SL属于同一膜层。根据本发明的一实施例，各像素结构中的电容电极线202是电连接至一共同电压。

上电极图案204位于电容电极线202的上方，其中上电极图案204中具有一第一开口206，其暴露出位于上电极图案204底下的电容电极线202。更详细而言，上电极图案204与电容电极线202之间两者重叠设置，且两者之间夹有一绝缘层211用以使上电极图案204与电容电极线202两者电性隔离，如图3所示。而上电极图案204中的第一开口206则是暴露出位于电容电极线202上方的绝缘层211。在本实施例中，上电极图案204是于形成数据线DL时同时形成，因此上电极图案204与数据线DL是属于同一膜层。

根据本发明的一实施例，上电极图案204包括一第一部分204a以及一第二部分204b，且第一开口206位于第二部分204b。另外，本实施例的第一部分204a以及第二部分204b彼此分离开来。在图2A中所绘示的第一部分204a是位于第二部分204b的两侧。然而，本发明不限于此，在其他的实施例中，也可以仅设计一个第一部分，或者是第一部分204a与第二部分204b是连接在一起。

根据本发明的实施例，在此像素结构中，更包括一遮蔽线205。遮蔽线205与数据线DL平行设置，且位于像素结构的中间位置。在本实施例中，遮蔽线205是与数据线DL以及上电极图案204同时形成，因此遮蔽线205可以直接与上电极图案204的第二部分204b连接在一起。然，本发明不限于此，根据其他实施例，遮蔽线205可以与扫描线SL同时形成。由于遮蔽线205本身处于为浮置状态，因此即使扫描线SL与遮蔽线205相接，也不会对扫描线SL的信号传递造成影响。此外，在另一实施例中，遮蔽线205也可以不与上电极图案204相连。

值得一提的是，遮蔽线205主要的作用为使位于遮蔽线205上方的液晶分子的倾倒而产生的显示现象不会被人眼看到。因此，设计遮蔽线205可以使液晶显示面板具有较佳的显示品质，但本发明不限制一定要使用遮蔽线。换言之，在其他的实施例中，亦可以省略遮蔽线205的制作。

像素电极P与有源元件T电连接。在本实施例中，像素电极P是与有源元件T的漏极D电连接。更详细而言，在像素电极P与有源元件T的漏极D两者重叠之处更包括设置有一接触窗C1，以使像素电极P与漏极D电连接。另外，像素电极P覆盖住电容电极线202以及上电极图案204，像素电极P与上电极图案204之间夹有一绝缘层214(如图3所示)。另外，在像素电极P与上电极图案204的第一部分204a之间形成有接触窗C2，以使像素电极P与上电极图案204的第一部分204a电连接。换言之，通过接触窗C2可使像素电极P与上电极图案204的第一部分204a共电位。另外，通过上电极图案204的第一部分204a与电容电极线202之间的电性耦合关系便可以将像素电极P的电荷储存于此处，如此便可构成像素结构的储存电容器。

此外，像素电极P包括一中间部208以及与中间部208连接的多个分支部210。特别是，像素电极P的中间部208中具有一第二开口212，其暴露出第一开口206。更详细而言，如图3所示，绝缘层214填入位于上电极图案204中的第一开口206内，且第二开口212暴露出位于第一开口206上方的绝缘层214。根据本发明的实施例，位于像素电极P的中间部208中的第二开口212的宽度大于位于上电极图案204的第二部分204b中的第一开口206的宽度。此外，根据本发明的一实施例，位于像素结构P的中间部208a中的第一开口212的宽度大于图1所示的位于第一基板100与第二基板110之间的显示介质150的厚度的两倍。

再者，像素电极P的分支部210是由中间部208往四个方向延伸，也就是分支部210是由中间部208往四周延伸至像素结构的边缘。在分支部210之间的空隙又称为配向狭缝210a。

另外，根据本实施例，像素电极P的中间部208包括水平延伸部208a、垂直延伸部208b以及块状部208c。水平延伸部208a对应设置在电容电极线202的上方。垂直延伸部208b与水平延伸部208a交彼此垂直设置，且对应设置于遮蔽线205的上方。块状部208c位于水平延伸部208a与垂直延伸部208b的交叉处，因此水平延伸部208a与垂直延伸部208b是由块状部208c往四个方向延伸。在本实施例中，块状部208c与水平延伸部208a及垂直延伸部208b是直接连接在一起。另外，块状部208c主要是位于像素结构的中心位置。

承上所述，本实施例的像素电极P的中间部208中并未形成有狭缝，因此相较于传统应用PSA技术的像素结构的像素电极中全面形成配向狭缝的设计，本实施例的像素电极P的配向狭缝210a所占的面积较小。由于本实施例的像素电极P的配向狭缝210a所占的面积较小，因此可以减少配向狭缝的微影刻蚀程序造成其宽度不一致所导致的显示不均匀(mura)问题。

另外，本实施例在像素电极P中形成第二开口212，并且上电极图案204中形成第一开口206，如此可以使得位于第一开口206与第二开口212下方的电容电极线202暴露出来。因此，当本实施例的显示面板于进行PSA的熟化程序而于电容电极线202施压高电压时，电容电极线202上的高电压可以直接穿过第一开口206与第二开口212而直接对第二开口212上方的液晶分子产生作用。换言之，由于液晶分子具有朝向高电压倾倒的特定，因此位于像素电极P的中间部208上方的液晶分子将因为经由第一开口206与第二开口212的电压影响而产生预期的配向效果。因此，即使在像素电极P的中间部208没有设置配向狭缝，但利用第一开口206与第二开口212仍可以使中间部208上方的液晶分子达到预期的配向效果。

换言之，本发明将像素电极P的中间部208设计为完整的电极图案，以减少配向狭缝在像素电极中所占的面积，并且又在像素电极P的中间部208设计第二开口212且在第二开口122下方形成第一开口，以使电容电极线202的电压能对像素电极P的中间部208上方的液晶分子产生配向效果。因此，本发明可以使像素结构具有与传统PSA像素结构相同的配向效果，并且同时可达到降低像素电极P的配向狭缝210a所占的面积的目的，以减少配向狭缝的微影刻蚀程序造成其宽度不一致所导致的显示不均匀(mura)问题。

上述图2A与图2B的实施例中，像素电极P的中间部208的块状部208c是呈现菱形形状，但本发明不限于此，根据其他实施例，块状部208c也可以是其他种形状设计。

图4A为根据本发明另一实施例的像素结构的上视示意图，图4B为图4A中的像素电极的示意图。图4A及图4B所示的实施例与上述图2A与图2B所示的实施例相似，因此相同的元件以相同的标号表示，且不再重复赘述。图4A及图4B所示的实施例与上述图2A与图2B所示的实施例不同之处在于像素电极P的中间部208的块状部208c是呈现矩形形状或者是方形形状。将块状部208c设计成矩形形状或是方形形状可以进一步减少像素电极P中配向狭缝210a所占的面积。

根据其他的实施例，块状部208c除了可以是上述的菱形、矩形或方形之外，其还可以是其他形状，例如是圆形、三角形或是其他多边形。

图5A为根据本发明另一实施例的像素结构的上视示意图，图5B为图5A中的像素电极的示意图。图5A及图5B所示的实施例与上述图2A与图2B所示的实施例相似，因此相同的元件以相同的标号表示，且不再重复赘述。图5A及图5B所示的实施例与上述图2A与图2B所示的实施例不同之处在于在像素电极P的中间部208中，其块状部208c与水平延伸部208a及垂直延伸部208b之间具有一间隙S。换言之，块状部208c与水平延伸部208a及垂直延伸部208b之间并非完整的连接在一起。

更详细而言，块状部208c大致分成四个区块，其各自位于水平延伸部208a及垂直延伸部208b的侧边处。另外，块状部208c与垂直延伸部208b之间的间隙S中更包括多个次分支部210’，且次分支部210’之间具有狭缝210b。类似地，在块状部208c与水平延伸部208a之间的间隙S中更包括多个次分支部210’，且次分支部210’之间具有狭缝210b。

图6A为根据本发明另一实施例的像素结构的上视示意图，图6B为图6A中的像素电极的示意图。图6A及图6B所示的实施例与上述图2A与图2B所示的实施例相似，因此相同的元件以相同的标号表示，且不再重复赘述。图6A及图6B所示的实施例与上述图2A与图2B所示的实施例不同之处在于像素电极P的相邻两分支部210之间的配向狭缝210a的长度可以不完全相同。举例来说，图中所示的配向狭缝210c较长，而配向狭缝210d较短。另外，配向狭缝210c与配向狭缝210d不同于配向狭缝210a的设计。配向狭缝210a是自中间部208往像素结构的边缘延伸，但配向狭缝210c与配向狭缝210d并未延伸至像素结构的边缘。因此，在配向狭缝210c与配向狭缝210d两侧的分支部210有局部是相连在一起。

值得一提的是，配向狭缝210c与配向狭缝210d可以任意的设计于分支部210之间，例如可相隔两个或三个或以上的分支部210才设计一个配向狭缝210c或配向狭缝210d。

综上所述，由于本发明的像素结构中的上电极图案中具有第一开口，且像素电极的中间部具有第二开口。当于进行PSA技术的熟化程序时，于电容电极线所施加的高电压可经第一开口与第二开口而对第二开口上方的液晶分子产生配向作用，进而使该处的液晶分子达到预定的预倾角。如此一来，便可以减少像素电极中的配向狭缝所占的面积，进而减少配向狭缝的微影刻蚀程序造成其宽度不一致所导致的显示不均匀(mura)问题。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，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，故本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (17)

1.一种像素结构，其特征在于，所述的像素结构包括：

一扫描线以及一数据线，位于一基板上；

一有源元件，其与所述扫描线以及所述数据线电连接；

一电容电极线，位于所述基板上；

一上电极图案，位于所述电容电极线的上方，其中所述上电极图案中具有一第一开口，其暴露出所述电容电极线；以及

一像素电极，其与所述有源元件电连接并覆盖住所述电容电极线以及所述上电极图案，其中所述像素电极包括一中间部以及与所述中间部连接的多个分支部，且所述中间部中具有一第二开口，其暴露出所述第一开口。

2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述的像素结构更包括：

一第一绝缘层，位于所述电容电极线与所述上电极图案之间，其中所述第一开口暴露出位于所述电容电极线上方的所述第一绝缘层；以及

一第二绝缘层，位于所述像素电极与所述上电极图案之间，其中所述第二绝缘层填入所述第一开口内，且所述第二开口暴露出位于所述第一开口上方的所述第二绝缘层。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第二开口的宽度大于所述第一开口的宽度。

4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素电极的所述多个分支部自所述中间部往四个方向延伸。

5.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素电极的所述中间部包括：

一水平延伸部，其对应设置在所述电容电极线的上方；

一垂直延伸部，其与所述水平延伸部垂直设置；

一块状部，其位于所述水平延伸部与所述垂直延伸部的交叉处。

6.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述块状部与所述水平延伸部及所述垂直延伸部直接连接在一起。

7.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述块状部与所述水平延伸部及所述垂直延伸部之间具有一间隙。

8.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于，在所述块状部与所述水平延伸部之间所述间隙中以及所述块状部与所述垂直延伸部之间的所述间隙中更包括多个次分支部。

9.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，所述的像素结构更包括一遮蔽线，位于所述垂直延伸部的下方。

10.如权利要求9所述的像素结构，其特征在于，所述遮蔽线与所述扫描线属于同一膜层，或是与所述数据线属于同一膜层。

11.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述像素电极的相邻两分支部之间具有一狭缝，且所述狭缝的长度不完全相同。

12.如权利要求10所述的像素结构，其特征在于，所述像素电极的部分相邻两分支部有局部相连在一起。

13.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述上电极图案包括一第一部分以及一第二部分，其中所述第一部分与所述像素电极电连接，且所述第一开口位于所述第二部分中。

14.如权利要求13所述的像素结构，其特征在于，所述第一部分以及所述第二部分彼此分离开来。

15.一种显示面板，其特征在于，所述的显示面板包括：

一第一基板，所述第一基板上具有多个像素结构，且每一像素结构如权利要求1所述；

一第二基板，位于所述第一基板的对向，其中所述第二基板上包括设置有一电极层；以及

一显示介质，位于所述第一基板与所述第二基板之间。

16.如权利要求15所述的显示面板，其特征在于，所述像素结构中的所述第一开口的宽度大于所述第一基板与所述第二基板之间的所述显示介质的厚度的两倍。

17.如权利要求15所述的显示面板，其特征在于，所述第二基板上的所述电极层未设置有配向图案。

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