CN102751287A

CN102751287A - 液晶面板及其像素结构

Info

Publication number: CN102751287A
Application number: CN2011100998866A
Authority: CN
Inventors: 游家华; 王义方; 郭丰玮; 赖瑞麒; 任珂锐; 赵广雄
Original assignee: Hannstar Display Corp
Current assignee: Hannstar Display Corp
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明提供一种液晶面板的像素结构，其包含透明基板以及形成于该透明基板上的栅极线、数据线、开关晶体管、第一电极、第二电极及屏蔽层。该栅极线与该数据线大致相互垂直。该开关晶体管位于该栅极线与该数据线的交点附近，用以根据该栅极线的控制来输入该数据线的显示电位至该第二电极。该第一电极与该第二电极的配置使该显示电位在该第一电极与该第二电极之间形成平行电场。该屏蔽层屏蔽于该栅极线的至少一部分的上方并电绝缘于该第一电极及该第二电极。

Description

液晶面板及其像素结构

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，特别涉及一种水平电场型液晶面板及其像素结构。

背景技术

液晶显示器技术可依据液晶分子材料的扭转方向而区分为扭转向列式液晶显示器(TN-LCD)以及水平电场型(horizontal electric field type)液晶显示器，其中水平电场型液晶显示器包括平面间转换模式(In-Plane Switching，IPS)液晶显示器及边缘电场转换模式(Fringe Field Switching，FFS)液晶显示器。扭转向列式液晶显示器中，液晶分子会随着两个相对的玻璃基板间的纵向电场的变化而转动。水平电场型液晶显示器中，公共电极(commonelectrode)与像素电极同时制作于开关晶体管阵列基板上以提供横向电场，使得液晶分子可以随着该横向电场的变化而水平地转动。相比于扭转向列式液晶显示器，水平电场型液晶显示器具有较大的视角，因而可改善液晶显示器视角的问题。

然而，水平电场型液晶显示器中，栅极线(gate line)与显示器其他构件间的寄生电容会随着像素的操作而累积电荷并产生杂散电场，这会影响像素操作时的水平电场分布而使得栅极线附近的液晶分子的转向偏离预设方向而出现暗态漏光的情形。例如，图1A显示一种公知的边缘电场转换模式液晶显示器的像素结构9，如前所述，栅极线91与显示器其他构件间的寄生电容会因栅极线91中传送的扫描信号而累积电荷，寄生电容的电位变化会导致杂散电场变化而影响栅极线91附近液晶分子的转向，因而产生漏光问题并降低显示器的对比度。图1B显示一种公知的平面间转换模式液晶显示器的像素结构9’，多个条状的像素电极92’及公共电极93交互的形成于基板上，当像素电极92’与公共电极93间具有电位差时则可于其间形成水平电场；同样的，栅极线91与显示器其他构件间的寄生电容会因栅极线91中传送的电信号而累积电荷，进而影响栅极线91附近液晶分子的转向。

有鉴于此，有必要提出一种可解决或至少可大幅改善上述水平电场型液晶显示器中漏光问题，以提升显示器对比度的液晶显示装置及其像素结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种用以解决水平电场型液晶面板中所存在的漏光问题的液晶面板及其像素结构。

本发明的另一目的是提供一种可提升水平电场型液晶面板显示对比的液晶面板及其像素结构。

本发明提出一种液晶面板的像素结构，其包含透明基板以及形成于该透明基板上的栅极线、数据线、开关晶体管、第一电极、第二电极以及屏蔽层。该栅极线与该数据线大致相互垂直。该开关晶体管位于该栅极线与该数据线的交点附近，用以根据该栅极线的控制来输入该数据线的显示电位至该第二电极。该第一电极与该第二电极的配置使该显示电位在该第一电极与该第二电极之间形成平行电场。该屏蔽层与该栅极线的至少一部分相重迭，并与该第一电极以及该第二电极电绝缘。

本发明还提出一种液晶面板，其包含透明基板、多个栅极线、多个公共线、多个数据线、多个第一电极、多个第二电极、多个开关晶体管及多个屏蔽层。所述多个栅极线及所述多个公共线平行地形成于该透明基板上。所述多个数据线平行地形成于该透明基板上并垂直所述多个栅极线及所述多个公共线。所述多个第一电极分别形成于两条栅极线与两条数据线所界定的像素区域内，并电连接该公共线。所述多个第二电极分别形成于所述多个像素区域内。所述多个开关晶体管分别设置于该栅极线与该数据线的交点附近，用以根据该栅极线的控制来输入该数据线的显示电位至该第二电极，其中该第一电极与该第二电极的配置使该显示电位在该第一电极与该第二电极间形成平行电场。所述多个屏蔽层与该栅极线的至少一部分相重迭并与该第一电极及该第二电极电绝缘。

在一个实施例中，该屏蔽层的宽度大于该栅极线的宽度且该屏蔽层不与该开关晶体管重迭；该屏蔽层的材质可与该第二电极的材质相同或相异。

在一个实施例中，该第一电极耦接第一电位而该屏蔽层耦接第二电位，且该第一电位及该第二电位相互独立；例如，可由显示面板分别供应该第一电位及该第二电位，以避免耦合效应造成该第一电极的电位浮动。

本发明的液晶面板可为平面间转换模式液晶面板或边缘电场转换模式液晶面板等水平电场型液晶面板。本发明中，通过在栅极线上方设置屏蔽层，可避免扫描信号在该栅极线中传送时，该栅极线相关的寄生电容的电位变化形成杂散电场，进而影响其附近液晶分子的转向。

附图说明

图1A显示公知的边缘电场转换模式液晶显示器的像素结构的平面示意图。

图1B显示公知的平面间转换模式液晶显示器的像素结构的平面示意图。

图2显示本发明实施例的液晶面板的像素结构的俯视图。

图3显示本发明实施例的液晶面板的像素结构的等效电路示意图。

图4显示图2的像素结构中，沿III-III’线的剖视图。

【主要附图标记】

1像素结构 10透明基板

11、11’栅极线 12、12’数据线

13公共线 14第一电极

15第二电极 16开关晶体管

17屏蔽层 18绝缘层

19钝化层 9、9’像素结构

91栅极线 92、92’像素电极

93公共电极

具体实施方式

为了使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将结合附图进行详细说明。在本发明的说明中，相同的构件用相同的标记表示，在此先进行说明。

此外，在本发明的各附图中仅显示了部份构件并省略了与本发明说明不直接相关的构件。

以下利用FFS模式液晶面板来说明本发明的液晶面板及其像素结构。

请参照图2所示，其显示本发明实施例的FFS模式液晶面板中像素结构的俯视图。由于彩色滤光基板(color filter substrate)是公知的，所以图2中仅显示像素结构中的阵列基板(array substrate)的像素结构而未显示彩色滤光基板像素结构。

像素结构1包含透明基板以及形成于该透明基板上的两个扫描线11及11’、两个数据线12及12’、公共线13、第一电极14、第二电极15、开关晶体管16及屏蔽层17；其中，相互平行的扫描线11及11’大致垂直于相互平行的数据线12及12’以界定该像素结构1的像素区域。这些扫描线11、11’及这些数据线12、12’形成于该透明基板(transparent substrate)上的方式例如可利用显影及蚀刻的方式，其中该透明基板例如可由玻璃基板或其他适当材质所形成。本发明的液晶面板则包括多个像素结构1阵列地排列。

本实施例中，该公共线13大致平行该扫描线11并相对于该扫描线11设置于像素区域的不同侧(图2中显示为相邻扫描线11’)，并电连接于该第一电极14；其中，该第一电极14及该公共线13同样利用显影及蚀刻的方式形成于该透明基板上且该第一电极14大致形成于该像素结构1的像素区域的全部(略小于像素区域)。本实施例中，该第一电极14用作公共电极(common electrode)，其材质例如可为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等透明材质，但并不限于此。其他实施例中，该公共线13亦可设置于该像素结构1大致中间的位置或其他位置，只要该公共线13电连接于该第一电极14，其设置位置可根据不同像素结构来决定。

该第二电极15利用显影蚀刻的方式形成于该第一电极14上方，其材质例如可为铟锡氧化物、铟锌氧化物等透明材质。该第一电极14与该第二电极15之间还形成有至少一个绝缘层和/或钝化层以与该第一电极14与该第二电极15电绝缘。在此实施例中，该第二电极15用作像素电极(pixelelectrode)。虽然图2中该第二电极15显示为单侧封闭结构，但本发明并不限于此，该第二电极15亦可为两侧均封闭且仅于其大致中央部分形成多个狭缝，其中该第二电极15的形成图样可为公知的FFS模式液晶面板中像素电极的适当图样，并无特定限制。

该开关晶体管16形成于该扫描线11及该数据线12的交点附近，且通过接触孔与该第二电极15电连接，用以根据该栅极线11的控制来输入该数据线12的显示电位至该第二电极14；其中，该第一电极14与该第二电极15的配置使该显示电位在该第一电极14与该第二电极15之间形成电位差并产生平行电场，以形成水平电场型液晶面板。该开关晶体管16例如可为薄膜晶体管(TFT)，其结构及操作方式是公知的，故在此不再赘述。

本发明中，为了消除该栅极线11在操作时所感应的寄生电容，因而在该栅极线11上方形成屏蔽层17，以利用金属的屏蔽效应来屏蔽杂散电场，其中该屏蔽层17屏蔽于该栅极线11至少一部分的上方，优选不屏蔽于该开关晶体管16上方以避免影响其电性，并与该第一电极14及该第二电极15电绝缘。本发明中，由液晶面板独立提供屏蔽电位至该屏蔽层17，例如由液晶面板的控制晶片提供。藉此，可根据液晶面板实际操作时所产生的杂电场大小来调整适当的屏蔽电位，同时该第一电极14及第二电极15的操作电位不会受到耦合效应的影响而产生电位浮动，可避免影响液晶面板的显示画质。例如图3所示，该第一电极14(以及该公共线13)耦接第一电位V₁而该屏蔽层17耦接第二电位V₂，其中该第一电位V₁及该第二电位V₂由该液晶面板分别独立提供，以避免耦合效应造成该第一电极14或该第二电极15的电位浮动。此外，为了使该屏蔽层17能够有效屏蔽该栅极线11的杂散电场，该屏蔽层17的宽度优选略大于该栅极线11宽度。

请参照图4所示，其显示图2的像素结构中，沿III-III’线的剖视图。本发明的像素结构的形成顺序说明如下。首先，在透明基板10上形成第一金属层，其包含该栅极线11及该公共线13，其形成方式可使用微影及蚀刻方式。接着，在像素区域中利用显影蚀刻方式形成该第一电极14且该第一电极14电连接该公共线13。接着，在该第一金属层及该第一电极14上依序形成绝缘层(insulating layer)18及钝化层(passivation layer)19，其中该绝缘层18例如可为氮化硅层或氧化硅层等，该钝化层19例如可为氮化硅层等，但本发明并不限于此。接着，再在该钝化层19上利用显影及蚀刻方式形成第二金属层，其包括该第二电极15及该屏蔽层17，其中该屏蔽层17的宽度优选大致等于或略大于该栅极线11的宽度，该屏蔽层17与该第二电极15的材质可相同或相异。此外，该第二金属层与该第一金属层间所形成的钝化层和/或绝缘层的数目可根据实际结构来决定。再者，虽然图4中显示为先形成第一金属层然后再形成该第一电极14，但其仅为例示性，第一金属层与该第一电极14的形成顺序亦可相反。

本发明中，该扫描线11及11’、数据线12及12’、公共线13、第一电极14、第二电极15及开关晶体管16的材质可为公知的液晶面板中各构件所使用的适当材质，并不限于本说明所举实施例。

综上所述，本发明的液晶面板包括透明基板10以及形成于该透明基板10上的多个栅极线11(11’)、多个公共线13、多个数据线12(12’)、多个第一电极14、多个第二电极15、多个开关晶体管16及多个屏蔽层17；其中，所述多个栅极线11(11’)及所述多个公共线13平行地形成于该透明基板10上；所述多个数据线12(12’)平行地形成于该透明基板10上并垂直所述多个栅极线11(11’)及所述多个公共线13；所述多个第一电极14分别形成于两条栅极线(例如11及11’)与两条数据线(例如12及12’)所界定的像素区域内，并电连接该公共线13；所述多个第二电极15分别形成于所述多个像素区域内；所述多个开关晶体管16分别设置于该栅极线11(11’)与该数据线12(12’)的交点附近，用以根据该栅极线11(11’)的控制来输入该数据线12(12’)的显示电位至该第二电极15；该第一电极14与该第二电极15的配置系该显示电位在其间形成平行电场；所述多个屏蔽层17分别屏蔽于该栅极线11(11’)至少一部分的上方，并电绝缘于该第一电极14及该第二电极15。

此外，虽然此处利用FFS模式液晶面板来说明本发明的液晶面板及其像素结构，但其仅为例示性，本发明亦可适用于IPS模式液晶面板并达成相同的功效；其中，用于IPS模式液晶面板的屏蔽层17亦同样用以屏蔽于栅极线上方并与其他电极电绝缘，并由液晶面板独立提供屏蔽电位以避免耦合效应的相互影响，且该屏蔽电位可根据杂散电场的大小适当地进行调整。

如前所述，公知的水平电场型液晶面板中靠近栅极线附近的液晶分子会受到杂散电场的影响而无法转向至所期望的位置，因而导致暗态漏光的情形而降低显示面板的显示对比。本发明还提出一种水平电场型液晶面板的像素结构(图2)，其在栅极线的上方另外形成有屏蔽层以屏蔽栅极线的寄生电容所造成的杂散电场，可有效消除杂散电场所造成的暗态漏光情形并提高显示面板的对比度。

虽然前述实施例已经对本发明进行了公开，但是其并非用以限定本发明，任何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，可作各种变形与修改。因此本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims

1.一种液晶面板的像素结构，该像素结构包含：

透明基板；以及

形成于所述透明基板上的栅极线、数据线、开关晶体管、第一电极、第二电极以及屏蔽层；

其中，所述栅极线与所述数据线相互垂直；

所述开关晶体管位于所述栅极线与所述数据线的交点附近，用以根据所述栅极线的控制来输入所述数据线的显示电位至所述第二电极；

所述第一电极与所述第二电极的配置使所述显示电位在所述第一电极与所述第二电极之间形成平行电场；

所述屏蔽层屏蔽于所述栅极线的至少一部分的上方，并电绝缘于所述第一电极及所述第二电极。

2.根据权利要求1所述的像素结构，该像素结构还包含电连接所述第一电极的公共线。

3.根据权利要求1所述的像素结构，其中所述屏蔽层的宽度大于所述栅极线的宽度且所述屏蔽层不屏蔽于所述开关晶体管的上方。

4.根据权利要求1所述的像素结构，其中所述第一电极耦接第一电位而所述屏蔽层耦接第二电位，所述第一电位及所述第二电位相互独立。

5.根据权利要求1所述的像素结构，其中所述屏蔽层的材质与所述第二电极的材质相同。

6.一种液晶面板，该液晶面板包含：

透明基板；

多个栅极线及多个公共线，所述多个栅极线及多个公共线平行地形成于所述透明基板上；

多个数据线，所述多个数据线平行地形成于所述透明基板上并垂直所述多个栅极线及所述多个公共线；

多个第一电极，所述多个第一电极分别形成于两条栅极线与两条数据线所界定的像素区域内，并电连接所述公共线；

多个第二电极，所述多个第二电极分别形成在多个所述像素区域内；

多个开关晶体管，所述多个开关晶体管分别设置在所述栅极线与所述数据线的交点附近，用以根据所述栅极线的控制来输入所述数据线的显示电位至所述第二电极，其中所述第一电极与所述第二电极的配置使所述显示电位在所述第一电极与所述第二电极之间形成平行电场；以及

多个屏蔽层，所述多个屏蔽层分别屏蔽于所述栅极线的至少一部分的上方并电绝缘于所述第一电极及所述第二电极。

7.根据权利要求6所述的液晶面板，其中所述公共线耦接第一电位而所述屏蔽层耦接第二电位，所述第一电位及所述第二电位相互独立。

8.根据权利要求6所述的液晶面板，其中所述屏蔽层的宽度大于所述栅极线的宽度且所述屏蔽层不屏蔽于所述开关晶体管上方。

9.根据权利要求6所述的液晶面板，其中所述屏蔽层的材质与该第二电极的材质相同。

10.根据权利要求6所述的液晶面板，其中所述液晶面板为平面间转换模式液晶面板或边缘电场转换模式液晶面板。