CN102253557B - 边缘场切换式液晶显示器的像素结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种边缘电场切换式液晶显示器的像素结构，其具有一扫描线、一薄膜晶体管、一公共电极、一像素电极及一图案化绝缘层。该像素电极绝缘地设置于该公共电极上，该像素电极对应该公共电极产生一边缘电场。该图案化绝缘层设置于该扫描线及薄膜晶体管上方，用于局限该边缘电场，以减少紊乱的电场，而改善了漏光的缺点。

Description

边缘场切换式液晶显示器的像素结构

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示器的像素结构，特别有关于一种边缘场切换式液晶显示器的像素结构。

背景技术

与CRT显示器相比，视角特性差一直是传统LCD显示器的一大缺憾。为解决此一问题，平面转换式(In-Plane Switching, IPS)液晶显示器及边缘电场切换式 (Fringe Field Switching, FFS)液晶显示器已被开发出来。IPS式液晶显示器的公共(common)电极与像素电极是设置于同一基板上，利用公共电极与像素电极间产生的横向水平电场使液晶分子于平面上转动。该种平面内旋转型液晶显示装置可显著提高液晶显示装置的视角，但因其公共电极与像素电极设置于同一基板上，其开口率偏低。

FFS技术改进IPS式液晶显示器的电极设置方式，其将IPS式液晶显示器的不透明金属公共电极改为透明的公共电极并作成板状以增加透射率，从而可改善IPS式液晶显示器开口率不足的缺陷。此外，FFS式液晶显示器的正负电极不像IPS式液晶显示器的正负电极为间隔排列，而是将正负电极通过绝缘层分离重叠排列，可大大地缩小电极宽度和间距，这种设计可使电场分布更密集。

请参阅图1及图2，图1是一种公知技术的FFS式液晶显示器的像素结构俯视示意图，图2是图1的沿AA’联机的剖面示意图。该FFS式液晶显示器的像素结构10包括一第一基板11、一第二基板12，及夹于该第一基板11与该第二基板12之间的液晶层13。该第一基板11邻近该液晶层13一侧依序层迭设置一公共电极14、一绝缘层15、一像素电极16及一第一配向膜17。该第二基板12邻近该液晶层13一侧依序设置一色层18、一保护层(over coating)19及一第二配向膜20。该保护层19在此是用于使该色层18内的黑色矩阵（black matrix, BM）182及彩色光阻184无高低落差，即使表面平坦化，以利于该第二配向膜20涂布平坦。

如图1所示，该第一基板11上还设置复数扫描线111、复数数据线112及储存电容电极113，该复数扫描线111及该复数数据线112绝缘相交以界定复数像素单元(未图标)。该扫描线111与该数据线112相交处设置一薄膜晶体管110。每一像素单元内该像素电极16与该公共电极14相重迭，该像素电极16为梳状结构，该公共电极14为平板状结构。当该像素电极16未被施加一电压时，液晶分子为顺着配向方向排列，即平行扫描线111方向排列。

如图2所示，当于该像素电极16被施加一电压时，该像素电极16与该公共电极14之间产生边缘电场130，在该电场的作用下液晶分子在水平面内旋转。液晶分子被旋转至与该像素电极16的梳状结构的隙缝（请参见图1）成垂直的方向，以控制背光的透出。

然而，当该像素电极16未被施加一电压时，理论上背光皆无法透过液晶层13。但实际上，因覆盖在薄膜晶体管110、储存电容电极113、及像素电极16边缘上的第一配向膜17并不平整，其具有高低落差，使得该些区域上的液晶分子的配向方向并非完全水平。因此，该些区域会有些许漏光产生。此外，该些区域的电场并非如图2所示的边缘电场130一样，其是为紊乱的电场，此将产生不正确的画面显示。

在公知技术中为了解决上述问题，在第二基板12上的色层18中设置不透光的黑色矩阵182，藉以遮文件该些区域的漏光。另外，还可在第一基板11上将金属材质的面积加大，以遮蔽背光的透出。惟，上述方法皆有导致面板开口率下降的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种边缘电场切换式液晶显示器的像素结构，其可解决公知漏光的问题，且可减少黑色矩阵的面积、甚至不需黑色矩阵，进而增加面板的开口率以解决上述问题。

为达上述的目的，本发明较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构包含一基板、一扫描线、一数据线、一薄膜晶体管、一公共电极、一像素电极及一图案化绝缘层。该扫描线设置于该基板上。该数据线绝缘相交于该扫描线，该数据线及该扫描线界定出一像素单元。该薄膜晶体管设置于该数据线及该扫描线相交处。该公共电极设置于该基板上的该像素单元内。该像素电极绝缘地设置于该公共电极上，该像素电极对应该公共电极产生一边缘电场。该图案化绝缘层，设置于该扫描线及薄膜晶体管上方，且露出该像素单元，该图案化绝缘层用以该局限该边缘电场于该像素单元内。

在一较佳实施例中，该像素电极覆盖于该薄膜晶体管及该扫描线上方。此外，该图案化绝缘层覆盖于部分该像素电极上方。较佳地，该图案化绝缘层是以氮化硅或氧化硅制成。

在一较佳实施例中，该像素结构还包括一配向膜覆盖于该图案化绝缘层及该像素单元内的像素电极上。较佳地，该配向膜是一光配向膜。

在一较佳实施例中，该像素结构还包括一图案化反射层，该图案化反射层设置于该图案化绝缘层之上。较佳地，该图案化反射层是以金属制成。

值得一提的是，该像素结构还包括与该基板相对设置的一第二基板，及夹设于该基板及该第二基板之间的一液晶层。更近地说，该像素结构还包括一色层及一第二配向膜，依序迭置于该第二基板邻近该液晶层的一侧。

根据本发明的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构，其利用该图案化绝缘层局限该边缘电场，以减少紊乱的电场，而改善了漏光的缺点。此外，还可增加该像素电极的覆盖面积，可完全去除紊乱电场导致的漏光，因而可省略黑色矩阵的设置，因此增加了开口率及减少了制作成本。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是一种公知技术的FFS式液晶显示器的像素结构俯视示意图。

图2是图1的沿AA’联机的剖面示意图。

图3绘示本发明第一较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构俯视示意图。

图4是图3的沿AA’联机的剖面示意图。

图5绘示本发明第二较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构俯视示意图。

图6是图5的沿AA’联机的剖面示意图。

图7绘示本发明第三较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构俯视示意图。

图8是图7的沿AA’联机的剖面示意图。

具体实施方式

本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各组件的配置是为清楚说明本发明揭示的内容，并非用以限制本发明。且不同实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。

请参照图3及图4，图3绘示本发明第一较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构俯视示意图，图4是图3的沿AA’联机的剖面示意图，应注意其并非以实际比例表示。该边缘电场切换式液晶显示器的像素结构100包含一基板、一扫描线111、一数据线112、一储存电容电极113、一薄膜晶体管110、一公共电极14、一像素电极16及一图案化绝缘层30，其中为求清楚说明，该基板在此特称为第一基板11。该像素结构100还包括与该第一基板11相对设置的一第二基板12，及夹设于该第一基板11及该第二基板12之间的一液晶层13。

该扫描线111设置于该第一基板11上，且该数据线112绝缘相交于该扫描线111，该数据线112该及该扫描线111界定出一像素单元(未图标)。该薄膜晶体管110设置于该资料线112该及该扫描线111相交处。具体来说，该薄膜晶体管110具有栅极、源极、漏极、半导体层、绝缘层及接触孔等此领域所熟知的结构，在此不再予以赘述。

该公共电极14设置于该第一基板11上的该像素单元内，并部分与该储存电容电极113电性连接。具体来说，该公共电极14为一板状结构。该像素电极16绝缘地设置于该公共电极14上，该像素电极16对应该公共电极14产生一边缘电场130。该像素电极16为一梳状结构。具体而言，该像素电极16与该公共电极14之间设有一绝缘层15，更近来说，该绝缘层15包含本领域所熟知的栅绝缘层(GI layer)152及接触孔层154。

如图3所示，该图案化绝缘层30设置于该扫描线111及薄膜晶体管110上方，且露出该像素单元。值得一提的是，该图案化绝缘层30是以氮化硅或氧化硅制成。需注意的是，虽然该图案化绝缘层30于图式中是分为两部分，但实际上边缘电场切换式液晶显示器是具有多个像素结构100排列而成的。因此，在图3上面的该图案化绝缘层30是连接于位于该像素结构100上方的另一个像素结构(未图标)的图案化绝缘层(其等同于在图3下面的该图案化绝缘层30)。如图4所示，该图案化绝缘层30用以局限该边缘电场130于该像素单元内。具体而言，即推挤该像素电极16边缘的边缘电场130，使得位于像素单元边缘的该边缘电场130变形量减少，进而使液晶分子在垂直方向上的倾斜减少，而降低漏光。

在第一较佳实施例中，该像素结构100还包括一配向膜(为了图面清楚，未图标)覆盖于该图案化绝缘层30及该像素区域内的像素电极16上。然而，该配向膜同样会具有高低落差，为了克服此问题，该配向膜是一光配向膜，即以光配向(photo-alignment)制成的配向膜。光配向膜可利用紫外光引发光学异方性，而取代传统利用摩擦的配向膜，藉此解决高低落差的问题。

请一同参照图1及图3，位于像素单元边缘的该边缘电场130变形量减少后，位于图3的像素结构100上方区域的漏光则会降低。因此，在第二基板上的黑色矩阵182的面积就可减少，藉此增加了本实施例的边缘电场切换式液晶显示器的开口率。

以下将介绍本发明的第二较佳实施例。请参照图5及图6，图5绘示本发明第二较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构俯视示意图，图6是图5的沿AA’联机的剖面示意图。本发明第二较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构特以参考标号200表示的。

第二较佳实施例的像素结构200与第一较佳实施例不同之处仅在于该像素电极16覆盖于该薄膜晶体管110及该扫描线111上方，即该像素电极16延伸至组件区域I上方。此外，该图案化绝缘层30覆盖于部分该像素电极16上方，同样地露出该像素单元。其它结构的说明请参考前述。

由于该像素电极16覆盖该组件区域I，并无缝隙产生，使得该组件区域I上的像素电极16无法产生边缘电场，即无紊乱电场产生。由上可知，该组件区域I上的液晶分子不产生转动，其排列方向还是原本配向的方向，藉此去除该组件区域I的漏光。

请对照图6及图4，由于该组件区域I的漏光已被去除，因此就可去除在第二基板上的黑色矩阵182，可达到最大的开口率。除此之外，请参照图6，由于黑色矩阵182可被去除，即该色层18内无须设置铬(Cr)或树脂(Resin)制成的黑色矩阵，则该色层18全为彩色光阻184，因此不会有高低落差，而无须设置公知技术中的保护层19，使得配向膜(未图示)可直接设置于该色层18之上。值得一提的是，此第二实施例的边缘电场切换式液晶显示器由于无须设置保护层，光透过率可增加1.1倍。

需注意的是，虽然该像素电极16覆盖该组件区域I会增加该扫描线111的电阻电容延迟 (RC delay)，但可变更该薄膜晶体管110的宽长比(W/L)，与加大该储存电容电极113对应的。

以下将介绍本发明的第三较佳实施例，第三较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器可为一种半穿透半反射(transflective)式液晶显示器。请参照图7及图8，图7绘示本发明第三较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构俯视示意图，图8是图7的沿AA’联机的剖面示意图。本发明第三较佳实施例的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构特以参考标号300表示的。

第三较佳实施例的像素结构300与第一较佳实施例不同之处仅在于该像素结构300还包括一图案化反射层40，该图案化反射层40设置于该图案化绝缘层30之上。该图案化反射层40是以金属制成，其直接遮蔽从背光发出的光线，可完全的去除漏光的缺陷。此外，该图案化反射层40还可反射外界的光线，以增加阳光下的可视性。同样地，由于漏光已完全被去除，因此就可去除在第二基板上的黑色矩阵182。除此之外，公知技术中的保护层19亦无须设置。

根据本发明的边缘电场切换式液晶显示器的像素结构，其利用该图案化绝缘层30局限该边缘电场130，以减少紊乱的电场，而改善了漏光的缺点。此外，还可增加该像素电极16的覆盖面积，可完全去除紊乱电场导致的漏光，因而可省略黑色矩阵的设置，因此增加了开口率及减少了制作成本。

虽然本发明已用较佳实施例公开如上，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前述的申请专利范围所界定者为准。 

Claims (6)

1.一种边缘电场切换式液晶显示器的像素结构，其特征在于，包含：

一基板；

一扫描线，设置于该基板上；

一数据线，绝缘相交于该扫描线，该数据线及该扫描线界定出一像素单元；

一薄膜晶体管，设置于该数据线及该扫描线相交处；

一公共电极，设置于该基板上的该像素单元内；

一像素电极，绝缘地设置于该公共电极上，该像素电极对应该公共电极产生一边缘电场；

一图案化绝缘层，设置于该扫描线及该薄膜晶体管上方，且露出该像素单元，该图案化绝缘层用以局限该边缘电场于该像素单元内；

一图案化反射层，该图案化反射层设置于该图案化绝缘层之上。

2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该图案化绝缘层覆盖于部分该像素电极上方。

3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该图案化绝缘层是以氮化硅或氧化硅制成。

4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该图案化反射层是以金属制成。

5.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，还包括与该基板相对设置的一第二基板，及夹设于该基板及该第二基板之间的一液晶层。

6.如权利要求5所述的像素结构，其特征在于，还包括一色层及一第二配向膜，依序迭置于该第二基板邻近该液晶层的一侧。

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