CN103488015A - 像素结构及具有此像素结构的显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于一种像素结构及显示面板。像素结构包括主动元件、分享开关元件、保护层、彩色滤光图案、像素电极、分享电容器以及遮光材料。保护层覆盖主动元件及分享开关元件。具有开口的彩色滤光图案位于保护层上。像素电极位于彩色滤光图案上。分享电容器与分享开关元件电性连接,其包括电极线、覆盖电极线的绝缘层及电极图案。电极图案位于绝缘层上,以与电极线产生第一电容耦合效应。保护层覆盖电极图案且被开口暴露出来。像素电极延伸至开口处以与电极图案产生第二电容耦合效应。遮光材料覆盖延伸至开口内的像素电极。
Description
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提高显示品质与显示效率的像素结构及具有此像素结构的显示面板。
背景技术
随着科技的进步,体积庞大的阴极射线管(Cathode Ray Tube,CRT)显示器已经渐渐地走入历史。因此,液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)、有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting Diode display,OLED display)、电泳显示器(Electro-Phoretic Display,EPD)、电浆显示器(Plasma Display Panel,PDP)等显示面板则逐渐地成为未来显示器的主流。
近年来,更提出了将彩色滤光层直接整合于薄膜晶体管阵列基板上(ColorFilter on Array,COA)或是将黑矩阵制作于薄膜晶体管阵列基板上(Black matrixon Array,BOA)的技术,系将COA基板或BOA基板与另一对向基板组立,并于两基板间填入显示介质,以形成显示面板。由于彩色滤光层是仅直接形成于薄膜晶体管阵列基板上,因此不会产生对位误差(misalignment)。而且,此种显示面板可具有较佳的解析度且其像素的开口率(aperture ratio)亦较高。然而,由于彩色滤光层具有倾斜边缘(taper)的开口会使显示介质错向排列,因此导致此种显示面板在彩色滤光层的开口的边缘处容易发生色偏(color washout)现象以及产生暗线(disclination line)的问题,进而影响显示品质。
发明内容
本发明提供一种像素结构及具有此像素结构的显示面板,此像素结构可用以提高显示面板的显示品质与显示效率。
本发明提出一种像素结构,其包括第一扫描线、第二扫描线、数据线、第一主动元件、第二主动元件、分享开关元件、保护层、彩色滤光图案、第一像素电极、第二像素电极、分享电容器以及遮光材料。第一主动元件与第一扫描线以及数据线电性连接。第二主动元件与第一扫描线以及数据线电性连接。分享开关元件与第二扫描线以及第二主动元件电性连接。保护层覆盖第一主动元件、第二主动元件以及分享开关元件。彩色滤光图案位于保护层上,且彩色滤光图案具有开口。第一像素电极位于彩色滤光图案上且与第一主动元件电性连接。第二像素电极位于彩色滤光图案上且与第二主动元件电性连接。分享电容器与分享开关元件电性连接,其中分享电容器包括电极线、绝缘层以及电极图案。绝缘层覆盖电极线。电极图案位于绝缘层上,以与电极线产生第一电容耦合效应。保护层覆盖电极图案,彩色滤光图案的开口暴露出电极图案上方的保护层,且第一像素电极延伸至开口处以与电极图案产生第二电容耦合效应。遮光材料填入开口内以覆盖延伸至开口内的第一像素电极。
本发明另提出一种显示面板,其包括像素阵列基板、对向基板以及显示介质。像素阵列基板包括多个像素结构,其中每一像素结构如上述的像素结构。对向基板位于像素阵列基板的对向侧。显示介质位于像素阵列基板与对向基板之间。
基于上述,在本发明的像素结构及具有此像素结构的显示面板中,保护层覆盖电极图案,彩色滤光图案的开口暴露出电极图案上方的保护层,且第一像素电极延伸至开口处以与电极图案产生第二电容耦合效应。由于本发明的像素结构的分享电容器具有第一电容耦合效应以及第二电容耦合效应,因此可使分享电容器的电容效应提高,进而提高显示效率。再者,在本发明中,由于遮光材料填入彩色滤光图案的开口内,因此可改善在彩色滤光图案的开口的边缘处发生色偏现象以及产生暗线的问题,进而提高显示面板的显示品质。
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。
附图说明
图1为依照本发明的一实施例的一种显示面板的剖面示意图;
图2为依照本发明的第一实施例的一种像素结构的俯视示意图;
图3为图2中沿线I-I’及线II-II’的剖面示意图;
图4为图2的像素结构的等效电路图;
图5A至图5D分别为图2的像素结构的第一图案层、第二图案层、第三图案层以及第四图案层的俯视示意图;
图6为依照本发明的第二实施例的一种像素结构的俯视示意图;
图7A为图6的像素结构的第四图案层;
图7B为图6的像素结构的遮光图案;
图8为依照本发明的第三实施例的一种像素结构的俯视示意图;
图9A为图8的像素结构的第四图案层;
图9B为图8的像素结构的遮光图案。
其中,附图标记:
10:像素阵列基板
20:对向基板
30:显示介质
40:框胶
50:显示面板
100、200:基板
110:像素阵列
120:间隙物
130、180、190:像素结构
132:第一图案层
134:第二图案层
136:第三图案层
138、188、198:第四图案层
140:遮光材料
142:遮光图案
150:保护层
150a:接触窗
160:彩色滤光图案
160a:开口
170:电极线
172:绝缘层
174:电极图案
210:电极层
CCS:分享电容器
CCS1、CCS2:电容耦合效应
CL:共用线
DLn、DLn+1:数据线
H1、H2:高度
I-I’、II-II’:线
PE1、PE2:像素电极
SLn、SLn+1:扫描线
T1、T2:主动元件
T3:分享开关元件
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
图1为依照本发明的一实施例的一种显示面板50的剖面示意图。请参照图1,显示面板50包括像素阵列基板10、对向基板20、显示介质30以及框胶40。显示面板50例如是液晶显示面板或是其他形式的显示面板。
像素阵列基板10包括基板100、像素阵列110以及多个间隙物(spacers)120。基板100的材质可为玻璃、石英、有机聚合物或是金属等等。像素阵列110配置在基板100上,且像素阵列110包括多个像素结构。间隙物120 (高度为H1)配置在像素阵列110上,且间隙物120与对向基板20接触。关于像素结构以及间隙物120的设计将于后文中详细地描述。
对向基板20位于像素阵列基板10的对向侧。对向基板20包括基板200以及电极层210。基板200的材质可为玻璃、石英或有机聚合物等等。电极层210是全面地覆盖于基板200上。电极层210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。
显示介质30位于像素阵列基板10与对向基板20之间。当显示面板50为液晶显示面板时,显示介质30例如是液晶分子。
框胶40位于像素阵列基板10与对向基板20之间,且围绕显示介质30。框胶40例如是包括密封胶材或是密封胶材与分布于密封胶材内的多个间隙球(未绘示)。
图2为依照本发明的第一实施例的一种像素结构130的俯视示意图(为了清楚起见,省略彩色滤光图案160未绘示),图3为图2中沿线I-I’及线II-II’的剖面示意图,图4为图2的像素结构130的等效电路图,而图5A至图5D分别为图2的像素结构130的第一图案层132、第二图案层134、第三图案层136以及第四图案层138的俯视示意图。为了清楚地说明本发明的实施例,图2仅绘示出图1的像素阵列110的其中一个像素结构,此领域技术人员应可以理解,图1的像素阵列110实际上即是由多个图2所示的像素结构组成阵列形式所构成。
请同时参照图2、图3及图4,像素结构130包括扫描线SLn~SLn+1(包括第一扫描线SLn与第二扫描线SLn+1)、数据线DLn~DLn+1、主动元件T1~T2(包括第一主动元件T1与第二主动元件T2)、分享开关元件T3、绝缘层172、保护层150、彩色滤光图案160、第一像素电极PE1、第二像素电极PE2、共用线CL、分享电容器CCS以及遮光材料140。再者,图2的像素结构130可由图5A至图5D的第一图案层132、第二图案层134、第三图案层136以及第四图案层138所构成,而这些图案层将于后文中进一步说明。
扫描线SLn~SLn+1与数据线DLn~DLn+1的延伸方向不相同,较佳的是扫描线SLn~SLn+1的延伸方向与数据线DLn~DLn+1的延伸方向垂直。此外,扫描线SLn~SLn+1与数据线DLn~DLn+1是位于不相同的膜层,且两者之间夹有绝缘层(未绘示)。扫描线SLn~SLn+1与数据线DLn~DLn+1主要用来传递驱动此像素结构130的驱动信号。扫描线SLn~SLn+1与数据线DLn~DLn+1一般是使用金属材料。然而,本发明不限于此。根据其他实施例,扫描线SLn~SLn+1与数据线DLn~DLn+1也可以使用其他导电材料例如是包括合金、金属材料的氧化物、金属材料的氮化物、金属材料的氮氧化物或是金属材料与其它导电材料的堆叠层。
主动元件T1~T2与第一扫描线SLn以及数据线DLn电性连接。在此,主动元件T1~T2例如是薄膜晶体管,其包括栅极、通道层、漏极以及源极。栅极与第一扫描线SLn电性连接,源极与数据线DLn电性连接。换言之,当有控制信号输入第一扫描线SLn时,第一扫描线SLn与栅极之间会电性导通;当有控制信号输入数据线DLn时,数据线DLn会与源极电性导通。通道层位于栅极的上方并且位于源极与漏极的下方。本实施例的主动元件T1~T2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。在其他实施例中,主动元件T1~T2也可以是顶部栅极型薄膜晶体管。再者,分享开关元件T3与第二扫描线SLn+1以及第二主动元件T2电性连接。分享开关元件T3例如是薄膜晶体管。
在主动元件T1~T2的栅极上更覆盖有绝缘层172,其又可称为栅极绝缘层。另外,在第一主动元件T1、第二主动元件T2以及分享开关元件T3上可更覆盖有另一绝缘层,其又可称为保护层150。绝缘层172与保护层150的材料例如是包括无机材料、有机材料或上述的组合。无机材料例如是包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述至少二种材料的堆叠层。
更详细来说,像素阵列110的像素结构依序包括如图5A所示的第一图案层132、如图5B所示的第二图案层134、如图5C所示的第三图案层136以及如图5D所示的第四图案层138堆叠所构成。各图案层的详细说明如下。
请同时参照图2以及图5A,像素结构130的第一图案层132包括扫描线SLn~SLn+1、数据线DLn~DLn+1、共用线CL、主动元件T1~T2以及分享开关元件T3。扫描线SLn~SLn+1与数据线DLn~DLn+1属于不同的膜层,而共用线CL例如是与扫描线SLn~SLn+1属于同一膜层。主动元件T1~T2以及分享开关元件T3则分别与对应的扫描线SLn~SLn+1、数据线DLn~DLn+1以及共用线CL电性连接。另外,像素结构130的第一图案层132还包括电极线170以及电极图案174。电极线170与共用线CL连接,电极线170例如是与扫描线SLn~SLn+1、共用线CL及主动元件T1~T2的栅极属于同一膜层。电极图案174例如是与数据线DLn~DLn+1属于同一膜层。
请同时参照图2以及图5B,像素结构130的第二图案层134包括彩色滤光图案160,彩色滤光图案160具有开口160a。彩色滤光图案160位于保护层150上,且彩色滤光图案160具有倾斜边缘的开口160a。彩色滤光图案160例如是包括红、绿、蓝色滤光图案。
请同时参照图2以及图5C,像素结构130的第三图案层136包括第一像素电极PE1与第二像素电极PE2。第一像素电极PE1位于彩色滤光图案160上。部分第一像素电极PE1延伸至开口160a处,且经由接触窗150a与第一主动元件T1电性连接。第二像素电极PE2位于彩色滤光图案160上且与第二主动元件T2电性连接。第一像素电极PE1与第二像素电极PE2可进一步包括各种形状的配向狭缝(未绘示)。
承上所述,如图2所示,共用线CL位于第一像素电极PE1与第二像素电极PE2下方,因此共用线CL分别与第一像素电极PE1以及第二像素电极PE2形成金属层/绝缘层/铟锡氧化物(Metal/Insulator/ITO,MII)型态的储存电容。
此外,分享电容器CCS与分享开关元件T3电性连接。分享电容器CCS是由电极线170、绝缘层172以及电极图案174构成。绝缘层172覆盖电极线170。电极图案174位于绝缘层172上,以与电极线170产生金属层/绝缘层/金属层(Metal/Insulator/Metal,MIM)型态的第一电容耦合效应CCS1。保护层150覆盖电极图案174,彩色滤光图案160的开口160a暴露出电极图案174上方的保护层150,且部分第一像素电极PE1延伸至开口处160a以与电极图案174产生金属层/绝缘层/铟锡氧化物(Metal/Insulator/ITO,MII)型态的第二电容耦合效应CCS2,如图2以及图3所示。由于本发明的像素结构130的分享电容器CCS具有第一电容耦合效应CCS1以及第二电容耦合效应CCS2,因此可使分享电容器CCS的电容效应提高。
再者,请同时参照图2以及图5D,像素结构130的第四图案层138是由遮光材料140与间隙物120所构成。遮光材料140覆盖第一扫描线SLn、第二扫描线SLn+1以及数据线DLn~DLn+1。
更详细而言,请同时参照图2、图3以及图5D,遮光材料140(高度为H2)填入开口160a内,以覆盖延伸至开口160a内的部分第一像素电极PE1。值得一提的是,由于遮光材料140填入开口160a,因此遮光材料140与位于彩色滤光图案160上的第一像素电极PE1或第二像素电极PE2共平面(亦即,彩色滤光图案160的开口160a被遮光材料140填平)。如此一来,显示介质30便不会在开口160a的边缘处因膜层高低变化所导致急遽的倾倒方向变化。亦即,上述的设计可达到避免造成显示介质30错向的现象,进而降低漏光及增加对比,并提高显示品质。
在本实施例中,间隙物120与遮光材料140的材质相同,且间隙物120的高度H1大于遮光材料140的高度H2。间隙物120与遮光材料140的材质例如是黑色感光有机材料。间隙物120与遮光材料140的形成方法例如是先涂布遮光材料层,再使用半调式光罩(half tone mask)以进行曝光及显影制程而形成具有不同高度的间隙物120与遮光材料140。在本发明中,由于间隙物120与遮光材料140可用同一制程步骤形成,因此可简化制程流程,进而可缩短制程时间。
在本发明的第一实施例中,遮光材料140覆盖第一扫描线SLn、第二扫描线SLn+1以及数据线DLn~DLn+1。然而,本发明不限于此。在本发明的其他实施例中,像素结构可还包括遮光图案142,详细说明如下。
图6为依照本发明的第二实施例的一种像素结构180的俯视示意图(为了清楚起见,省略彩色滤光图案160未绘示),而图7A为图6的像素结构180的第四图案层188。图6所示的像素结构180的第一、第二以及第三图案层与上述图2的实施例的第一、第二以及第三图案层相同或相似,因此相同的元件以相同的符号表示,且不再重复说明。图6与上述图2的第一实施例不同之处在于像素结构的第四图案层188不同。详言之,图6与图7A所示的像素结构180的第四图案层188的遮光材料140是覆盖第一扫描线SLn以及第二扫描线SLn+1。另外,图6的像素结构180还进一步包括遮光图案142,如图7B所示,其中遮光图案142覆盖数据线DLn~DLn+1。在此,遮光图案142与遮光材料140的材质不相同。遮光图案142的材质例如是黑矩阵材料(例如是黑色树脂),遮光材料140的材质例如是黑色感光材料。在此,遮光图案142例如是设置在第三图案层136(即像素电极PE1、PE2)的下方,且遮光材料140例如是设置在第三图案层136(即像素电极PE1、PE2)的上方。
图8为依照本发明的第三实施例的一种像素结构190的俯视示意图(为了清楚起见,省略彩色滤光图案160未绘示),而图9A为图8的像素结构190的第四图案层198。图8所示的像素结构190的第一、第二以及第三图案层与上述图2的实施例的第一、第二以及第三图案层相同或相似,因此相同的元件以相同的符号表示,且不再重复说明。图8与上述图2的第一实施例不同之处在于像素结构的第四图案层198不同。详言之,图8与图9A所示的像素结构190的第四图案层198的遮光材料140至少是填入开口160a内。另外,图8的像素结构190还进一步包括遮光图案142,如图9B所示,其中遮光图案142覆盖第一扫描线SLn、第二扫描线SLn+1以及数据线DLn~DLn+1,且遮光图案142裸露出填入开口160a内的遮光材料140。在此,遮光图案142与遮光材料140的材质不相同。遮光图案142的材质例如是黑矩阵材料(例如是黑色树脂),遮光材料140的材质例如是黑色感光材料。在此,遮光图案142例如是设置在第三图案层136(即像素电极PE1、PE2)的下方,且遮光材料140例如是设置在第三图案层136(即像素电极PE1、PE2)的上方。
综上所述,在本发明的像素结构及具有此像素结构的显示面板中,保护层覆盖电极图案,彩色滤光图案的开口暴露出电极图案上方的保护层,且第一像素电极延伸至开口处以与电极图案产生第二电容耦合效应。由于本发明的像素结构的分享电容器具有第一电容耦合效应以及第二电容耦合效应,因此可使分享电容器的电容效应提高,进而提高显示效率。再者,在本发明中,由于遮光材料填入彩色滤光图案的开口内,因此可改善在彩色滤光图案的开口的边缘处发生色偏现象以及产生暗线的问题,进而提高显示面板的显示品质。
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,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (12)
1.一种像素结构,其特征在于,包括:
一第一扫描线、一第二扫描线以及一数据线;
一第一主动元件,与该第一扫描线以及该数据线电性连接;
一第二主动元件,与该第一扫描线以及该数据线电性连接;
一分享开关元件,与该第二扫描线以及该第二主动元件电性连接;
一保护层,覆盖该第一主动元件、该第二主动元件以及该分享开关元件;
一彩色滤光图案,位于该保护层上,且该彩色滤光图案具有一开口;
一第一像素电极,位于该彩色滤光图案上且与该第一主动元件电性连接;
一第二像素电极,位于该彩色滤光图案上且与该第二主动元件电性连接;
一分享电容器,与该分享开关元件电性连接,其中该分享电容器包括:
一电极线;
一绝缘层,覆盖该电极线;以及
一电极图案,位于该绝缘层上,以与该电极线产生一第一电容耦合效应,
其中,该保护层覆盖该电极图案,该彩色滤光图案的该开口暴露出该电极图案上方的该保护层,且该第一像素电极延伸至该开口处以与该电极图案产生一第二电容耦合效应;以及
一遮光材料,填入该开口内以覆盖延伸至该开口内的该第一像素电极。
2.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,该遮光材料与位于该彩色滤光图案上的该第一像素电极或第二像素电极共平面。
3.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,还包括多个间隙物,其中该间隙物与该遮光材料的材质相同,且所述间隙物的高度大于该遮光材料的高度。
4.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,该遮光材料更覆盖该第一扫描线、该第二扫描线以及该数据线。
5.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,还包括一遮光图案,覆盖该数据线,且该遮光材料覆盖该第一扫描线以及该第二扫描线,其中该遮光图案与该遮光材料的材质不相同。
6.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,还包括一遮光图案,覆盖该第一扫描线、该第二扫描线以及该数据线,且该遮光图案裸露出填入该开口内的该遮光材料,其中该遮光图案与该遮光材料的材质不相同。
7.一种显示面板,其特征在于,包括:
一像素阵列基板,其包括多个像素结构,其中每一像素结构根据权利要求1所述;
一对向基板,位于该像素阵列基板的对向侧;以及
一显示介质,位于该像素阵列基板与该对向基板之间。
8.根据权利要求7所述的显示面板,其特征在于,该像素阵列基板还包括多个间隙物,所述间隙物与该遮光材料的材质相同,且所述间隙物与该对向基板接触。
9.根据权利要求7所述的显示面板,其特征在于,该遮光材料与位于该彩色滤光图案上的该第一像素电极或第二像素电极共平面。
10.根据权利要求7所述的显示面板,其特征在于,该遮光材料更覆盖该第一扫描线、该第二扫描线以及该数据线。
11.根据权利要求7所述的显示面板,其特征在于,该像素阵列基板还包括一遮光图案,覆盖该数据线,该遮光材料覆盖该第一扫描线以及该第二扫描线,且该遮光图案与该遮光材料的材质不相同。
12.根据权利要求7所述的显示面板,其特征在于,该像素阵列基板还包括一遮光图案,覆盖该第一扫描线、该第二扫描线以及该数据线,该遮光图案裸露出填入该开口内的该遮光材料,且该遮光图案与该遮光材料的材质不相同。
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