CN103558718A - 像素结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种像素结构，包括扫描线、数据线、主动元件、覆盖层以及反射像素电极。主动元件与扫描线以及数据线电性连接。覆盖层覆盖扫描线、数据线以及主动元件。反射像素电极配置于覆盖层上，并且与主动元件电性连接。反射像素电极包括第一区域与第二区域，第一区域内具有多个第一凸起结构，以及第二区域内具有一平坦表面，其中第一区域的面积占反射像素电极的总面积的50%至70%，且第二区域的面积占反射像素电极的总面积的30%至50%。
Description
技术领域
本发明涉及一种像素结构，且特别是涉及一种全反射式像素结构。
背景技术
近年来随着光电技术与半导体制造技术的成熟，带动了平面显示器(FlatPanel Display)的蓬勃发展。液晶显示器基于其低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点已取代传统的阴极射线管显示器，而成为近年来显示器产品的主流。然而，液晶显示器仍存在视角受限的问题。因此，开发具有较佳的显示效果及较广视角的液晶显示器实为研发者所欲达成的目标之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种像素结构，其具有较佳的反射率及反射角度分布。
为达上述目的，本发明提出一种像素结构，其包括扫描线、数据线、主动元件、覆盖层以及反射像素电极。主动元件与扫描线以及数据线电性连接。覆盖层覆盖扫描线、数据线以及主动元件。反射像素电极配置于覆盖层上，并且与主动元件电性连接。反射像素电极包括第一区域与第二区域，第一区域内具有多个第一凸起结构，以及第二区域内具有一平坦表面，其中第一区域的面积占反射像素电极的总面积的50%至70%，且第二区域的面积占反射像素电极的总面积的30%至50%。
本发明另提出一种像素结构，包括扫描线、数据线、主动元件、覆盖层以及反射像素电极。主动元件与扫描线以及数据线电性连接。覆盖层覆盖扫描线、数据线以及主动元件。反射像素电极配置于覆盖层上，并且与主动元件电性连接。反射像素电极包括第一区域与第二区域。第一区域内具有多个第一凸起结构，以及第二区域内具有多个第二凸起结构，并且第一区域内的各第一凸起结构的高度大于第二区域内的各第二凸起结构的高度，其中第一区域的面积占反射像素电极的总面积的50%至70%，且第二区域的面积占反射像素电极的总面积的30%至50%。
基于上述，在本发明所提出的像素结构中，反射像素电极包括具有凸起结构的第一区域以及具有平坦表面的第二区域，或是包括分别具有多个凸起结构的第一区域及第二区域，其中第一区域内的凸起结构的高度大于第二区域内的凸起结构的高度，且第一区域的面积占反射像素电极的总面积的50%至70%，以及第二区域的面积占反射像素电极的总面积的30%至50%，由此，本发明的像素结构能够提升对于光线的反射率及反射视角分布。
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，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明一实施例的显示面板的剖面示意图；
图2为依照本发明一实施例的像素结构的上视示意图；
图3为沿图2的剖面线I-I’及II-II’的剖面示意图；
图4为图3的局部放大示意图；
图5A至图5H分别是本发明一实施例的像素结构中的反射像素电极的上视示意图；
图6是本发明一实施例的像素结构中的反射像素电极的上视示意图；
图7为依照本发明另一实施例的像素结构的剖面示意图；
图8为依照本发明又一实施例的像素结构的上视示意图；
图9为沿图8的剖面线I-I’及II-II’的剖面示意图；
图10为本发明一实施例的五种不同的像素结构的反射率与角度的关系曲线图；
图11为本发明又一实施例的五种不同的像素结构的反射率与角度的关系曲线图。
符号说明
100：第一基板
102：像素阵列层
110：第二基板
112：彩色滤光阵列层
120：显示介质
200、300、400：像素结构
202：覆盖层
203、303、403、407：凸块
204、304、404、408：凸起结构
206：固定层
A：第一区域
a～h：曲线
B、B1、B2：第二区域
C：接触窗
CH：通道层
D：漏极
DL：数据线
G：漏极
H1、H2、H3、H4、H5：高度
IL：绝缘层
P、P1、P2：反射像素电极
r：长度
S：源极
SB、SB’：平坦表面
SL：扫描线
T：主动元件
具体实施方式
图1为依照本发明一实施例的显示面板的剖面示意图。
请参照图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120。
第一基板100以及第二基板110彼此相对向设置。第一基板100以及第二基板110的材质可各自为玻璃、石英、有机聚合物或是其它可适用的材料。显示介质120例如是液晶材料。换言之，本实施例的显示面板例如是液晶显示面板。然而，本发明并不限于此。在其他实施例中，显示介质120也可以是其他的显示材料，例如有机发光二极管材料、无机发光二极管材料、电泳显示材料、荧光材料、磷光材料、等离子体材料等。
第一基板100上配置有像素阵列层102，所述像素阵列层102是由多个像素结构所构成，每一像素结构的设计将于后续段落参照图2至图9作详细说明。第二基板110上配置有彩色滤光阵列层112，其包括红色滤光图案、绿色滤光图案或是蓝色滤光图案。
另外，本发明的显示面板可以是所属领域中具有通常知识者所周知的任一显示面板，故还可进一步包括电极层或遮光图案等其他所需的构件。
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，在一实施例中，每一像素结构的设计如图2所示，图2为依照本发明一实施例的像素结构的上视示意图。图3为沿图2的剖面线I-I’及II-II’的剖面示意图。
请同时参照图2及图3，本实施例的像素结构200包括扫描线SL、数据线DL、主动元件T、覆盖层202以及反射像素电极P。
本实施例的扫描线SL与数据线DL的延伸方向不相同，较佳的是扫描线SL的延伸方向与数据线DL的延伸方向垂直。此外，扫描线SL与数据线DL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SL与数据线DL主要用来传递驱动此像素结构200的驱动信号。扫描线SL与数据线DL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SL与数据线DL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。
本实施例的主动元件T与扫描线SL与数据线DL电性连接。在此，主动元件T例如是薄膜晶体管，其包括栅极G、通道层CH、漏极D以及源极S。栅极G与扫描线SL电性连接，源极S与数据线DL电性连接。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G的上方并且位于漏极D以及源极S的下方。栅极G的材料例如是金属。通道层CH的材料可以是非晶硅半导体材料、金属氧化物半导体材料、有机半导体材料等半导体材料。源极S以及漏极D的材料例如可选自于金属、透明导电材料、金属合金等导电材料。本实施例的主动元件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。在其他实施例中，主动元件T也可以是顶部栅极型薄膜晶体管。
另外，在主动元件T的栅极G上更覆盖有绝缘层IL，其又可称为栅极绝缘层。绝缘层IL的材料例如是无机材料、有机材料或上述的组合，其中无机材料例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述至少二种材料的堆叠层。
本实施例的覆盖层202覆盖扫描线SL、数据线DL以及主动元件T。覆盖层202的材料例如是无机材料、有机材料或上述的组合，其中无机材料例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述至少二种材料的堆叠层。另外，如图2所示，覆盖层202的顶部包括多个凸块203，即覆盖层202具有不平整的表面。于此，覆盖层202的形成方法例如是采用光刻蚀刻制作工艺、光刻技术或是其他合适的制作工艺方法，其中光刻蚀刻制作工艺例如是半调式光刻蚀刻制作工艺（half-tone mask process，HTM process）或灰阶式光刻蚀刻制作工艺（gray mask process，GM process）。
本实施例的反射像素电极P配置于覆盖层202上，并与主动元件T电性连接。详细而言，反射像素电极P通过接触窗C与主动元件T的漏极D电性连接。反射像素电极P的材料例如是铝、钛（Ti）等金属，且较佳是由高反射的导电材料构成。
另外，在本实施例中，由于覆盖层202的顶部形成有多个凸块203，当反射像素电极P共形地配置于覆盖层202上，将使得反射像素电极P也具有不平整的表面。详细而言，反射像素电极P包括第一区域A与第二区域B，第一区域A内具有多个凸起结构204，以及第二区域B内具有平坦表面SB，且第一区域A围绕第二区域B。在本实施例中，第一区域A的面积占反射像素电极P的总面积的50%至70%，且第二区域B的面积占反射像素电极P的总面积的30%至50%。
另外，在本实施例中，以覆盖层202顶表面的最低水平位置为基准，凸起结构204的高度H1实质上大于平坦表面SB的高度H2，且凸起结构204的高度H1例如是介于1μm至2μm之间。值得说明的是，在凸起结构204于覆盖层202上的垂直投影面积相等的情况下，凸起结构204的高度H1越大，则凸起结构204的表面曲率越大。详细而言，请参照图4，上述关于凸起结构204的高度H1与表面曲率的关系可符合以下式1及式2：
R=(H2+r2)/2H 式1
C=1/R 式2
其中，R为凸起结构表面的曲率半径；H为凸起结构的高度（即图4中的高度H1）；r为凸起结构的表面以相同曲率延伸至覆盖层的表面的两相交点的连线长度的一半（即图4中的长度r）；C为曲率。具体而言，在r设定为2.5μm的情况下，当H为1.86μm时，透过式1计算可得曲率半径R为2.6μm，并透过式2计算可得曲率C为0.38μm；而当H为1.41μm时，透过式1计算可得曲率半径R为2.9μm并透过式2计算可得曲率C为0.34μm。
另外，虽然本实施例的反射像素电极P的第二区域B的形状为圆形（如图2所示），但本发明并不限于此。在其他实施例中，依据显示面板的视角需求，反射像素电极P的第二区域B的形状也可以是椭圆形，如图5A及图5B所示；矩形，如图5C及图5D所示；三角形，如图5E所示；菱形，如图5F所示；梯形，如图5G所示；或十字形，如图5H所示，由此在特定所需的视角下，反射像素电极P可呈现较高的光反射率，进而显示面板可呈现分辨率及对比度较高的画面。详细而言，请同时参照图5A及图5C，当观察者的方位视角ψ为0度及180度（即水平视角方向）时，图5A或图5C所示的反射像素电极P可呈现较高的光反射率，反之若观察者在其他视角方向下，则图5A或图5C所示的反射像素电极P会呈现较差的光反射率。同样地，当观察者的方位视角ψ为90度及270度（即垂直视角方向）时，图5B或图5D所示的反射像素电极P可呈现较高的光反射率；当观察者的方位视角ψ为45度及135度（即上左右45度视角方向）时，图5E或图5G所示的反射像素电极P可呈现较高的光反射率；以及当观察者的方位视角ψ为45度、135度、225度及315度（即上下左右45度视角方向）时，图5F或图5G所示的反射像素电极P可呈现较高的光反射率。
另外，虽然上述图2及图5A至5H中皆绘示第二区域B位在反射像素电极P的中央区域，但本发明并不限于此。在其他实施例中，第二区域也可以位在反射像素电极的任一角落区域。举例而言，请参照图6，在此实施例中，反射像素电极P1的第二区域B1位在反射像素电极P1的右下方的角落区域，以及反射像素电极P2的第二区域B2位在反射像素电极P2的左下方的角落区域，且进一步而言，反射像素电极P1的第二区域B1与反射像素电极P2的第二区域B2可一起构成一特定形状。在图6中该特定形状为圆形，但本发明并不限于此。在其他实施例中，该特定形状同样地可以是椭圆形、矩形、三角形、菱形、梯形或十字形。
另外，在本实施例中，像素结构200可更包括固定层206。详细而言，固定层206配置于反射像素电极P上，且环绕反射像素电极P的周围，以避免反射像素电极P由覆盖层202上剥离。固定层206的材料例如是金属氧化物，金属氧化物例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物、或者是上述至少二者的堆叠层。
当反射像素电极的表面都是平坦的，其对于光线的反射率较佳但反射角度分布却不理想；反之，当整个反射像素电极都设置有凸起结构，其对于光线的反射率较差但却具有良好的反射角度分布。有鉴于此，在上述实施例的像素结构200中，反射像素电极P的第一区域A内具有凸起结构204，以及第二区域B内具有平坦表面SB，且第一区域A的面积占反射像素电极P的总面积的50%至70%，以及第二区域B的面积占反射像素电极P的总面积的30%至50%，因此当光线入射至反射像素电极P时，像素结构200可具有较佳的反射效率及反射角度分布。如此一来，本发明的显示面板能具有较佳的显示品质以及较广的视角。
图7是本发明另一实施例的像素结构的剖面示意图。图7的像素结构300的上视示意图请参考图2，其中图7的剖面位置可参考图2中的剖面线I-I’以及II-II’的位置。另外，图7的实施例与上述图2及图3的实施例相似，因此相同的元件以相同的符号表示，且不再重复说明。
请同时参照图7及图3，此实施例的像素结构300与上述图3的像素结构200不相同之处在于：覆盖层202的顶部更包括凸块303，且反射像素电极P的第二区域B内也具有凸起结构304。详细而言，凸块303的顶表面是平坦的，如此一来当反射像素电极P共形地配置于覆盖层202上时，反射像素电极P的凸起结构304的顶表面即为平坦表面SB’。
另外，在本实施例中，以覆盖层202顶表面的最低水平位置为基准，凸起结构204的高度H1实质上等于凸起结构304(平坦表面SB’)的高度H3。然而，本发明并不限于此。在其他实施例中，凸起结构204的高度H1也可以实质上大于平坦表面SB’的高度H3。
基于图7的实施例可知，反射像素电极P的第一区域A内具有凸起结构204，以及第二区域B内具有平坦表面SB’（即凸起结构304的顶表面），且第一区域A的面积占反射像素电极P的总面积的50%至70%，以及第二区域B的面积占反射像素电极P的总面积的30%至50%，由此，光线入射至反射像素电极P时，像素结构300可具有较佳的反射效率及反射角度分布。如此一来，本发明的显示面板能具有较佳的显示品质以及较广的视角。
图8是本发明又一实施例的像素结构的剖面示意图。图9为沿图8的剖面线I-I’及II-II’的剖面示意图。图8及图9所示的实施例与上述图2与图3所示的实施例相似，因此相同的元件以相同的符号表示，且不再重复赘述。
图8及图9所示的像素结构400与上述图2与图3所示的像素结构200不相同之处在于，覆盖层202的顶部包括多个凸块403及多个凸块407，且反射像素电极P的第一区域A内具有多个凸起结构404以及第二区域B内具有多个凸起结构408，其中以覆盖层202顶表面的最低水平位置为基准，凸起结构404的高度H4大于凸起结构408的高度H5。在一实施例中，第一区域A内的凸起结构404的高度H4与第二区域B内的凸起结构408的高度H5的比例为1.7：1至5：1。
如前文所述，在凸起结构于覆盖层上的垂直投影面积相等的情况下，凸起结构的高度越大，则凸起结构的表面曲率越大。在图9中，凸起结构404及凸起结构408于覆盖层202上的垂直投影面积相等，因此凸起结构404的高度H4大于凸起结构408的高度H5时，凸起结构404的表面曲率大于凸起结构408的表面曲率。如此一来，在本实施例的像素结构400中，当光线入射至反射像素电极P时，相较于第一区域A内的凸起结构404，第二区域B内的凸起结构408可提供类似于平坦表面的功用，即提升光线的反射率。
基于图8及图9的实施例可知，反射像素电极P的第一区域A及第二区域B内分别具有凸起结构404及凸起结构408，且凸起结构404的高度H4大于凸起结构408的高度H5，第一区域A的面积占反射像素电极P的总面积的50%至70%，以及第二区域B的面积占反射像素电极P的总面积的30%至50%，由此，光线入射至反射像素电极P时，像素结构400可具有较佳的反射效率及反射角度分布。如此一来，本发明的显示面板能具有较佳的显示品质以及较广的视角。
以下将以多个实验例来说明本发明的像素结构具有较佳的反射效率及反射角度分布。
图10为本发明一实施例的五种不同的像素结构的反射率与角度的关系曲线图。请参照图10，曲线a至e代表五种像素结构的反射率与角度的关系。在此实验例中，曲线a至e所代表的各像素结构的差异在于反射像素电极的构形不同，而像素结构的其余部分可以参照前文各实施例，其中基板为玻璃基板、覆盖层的材质为有机材料、反射像素电极的材料为铝、固定层的材料为铟锡氧化物。另外，在此实验例中，使用色差计仪器（型号：CM-2500，Minolta制造）进行反射率的测量。
在曲线a所代表的像素结构中，反射像素电极包括具有凸起结构的第一区域以及具有平坦表面的第二区域（如图2、3或图7所示），其中凸起结构的高度为1.86μm，以及第一区域的面积占反射像素电极的总面积的50%，且第二区域的面积也占反射像素电极的总面积的50%。
在曲线b所代表的像素结构中，反射像素电极包括具有凸起结构的第一区域以及具有平坦表面的第二区域（如图2、3或图7所示），其中凸起结构的高度为1.86μm，以及第一区域的面积占反射像素电极的总面积的60%，且第二区域的面积占反射像素电极的总面积的40%。
在曲线c所代表的像素结构中，反射像素电极包括具有凸起结构的第一区域以及具有平坦表面的第二区域（如图2、3或图7所示），其中凸起结构的高度为1.86μm，以及第一区域的面积占反射像素电极的总面积的70%，且第二区域的面积占反射像素电极的总面积的30%。
在曲线d所代表的像素结构中，整个反射像素电极皆分布有凸起结构，其中凸起结构的高度为1.86μm。
在曲线e所代表的像素结构中，反射像素电极的表面都是平坦的。
由图10可知，与曲线d所代表的像素结构相比，曲线a、b、c所代表的像素结构具有较佳的反射率。具体而言，与曲线d所代表的像素结构相比，曲线a、b、c所代表的像素结构的反射率提升了约20%至30%。另外，与曲线e所代表的像素结构相比，曲线a、b、c所代表的像素结构具有较广的反射角度分布。换言之，透过反射像素电极同时具有凸起结构及平坦表面，曲线a、b、c所代表的像素结构具有较佳的反射效率及反射角度分布。
图11为本发明又一实施例的五种不同的像素结构的反射率与角度的关系曲线图。请参照图11，曲线f至j代表五种像素结构的反射率与角度的关系。在此实验例中，曲线f至j所代表的各像素结构的差异在于反射像素电极的构形不同，而像素结构的其余部分可以参照前文各实施例，其中基板为玻璃基板、覆盖层的材质为有机材料、反射像素电极的材料为铝、固定层的材料为铟锡氧化物。另外，在此实验例中，使用色差计仪器（型号：CM-2500，Minolta制造）进行反射率的测量。
在曲线f所代表的像素结构中，反射像素电极包括具有多个凸起结构的第一区域以及具有多个凸起结构的第二区域（如图8、9所示），其中第一区域内的凸起结构的高度为1.86μm，第二区域内的凸起结构的高度为1.41μm，以及第一区域的面积占反射像素电极的总面积的50%，且第二区域的面积占反射像素电极的总面积的50%。
在曲线g所代表的像素结构中，反射像素电极包括具有多个凸起结构的第一区域以及具有多个凸起结构的第二区域（如图8、9所示），其中第一区域内的凸起结构的高度为1.86μm，第二区域内的凸起结构的高度为1.41μm，以及第一区域的面积占反射像素电极的总面积的60%，且第二区域的面积占反射像素电极的总面积的40%。
在曲线h所代表的像素结构中，反射像素电极包括具有多个凸起结构的第一区域以及具有多个凸起结构的第二区域（如图8、9所示），其中第一区域内的凸起结构的高度为1.86μm，第二区域内的凸起结构的高度为1.41μm，以及第一区域的面积占反射像素电极的总面积的70%，且第二区域的面积占反射像素电极的总面积的30%。
在曲线i所代表的像素结构中，整个反射像素电极皆分布有凸起结构，其中凸起结构的高度为1.86μm。
在曲线j所代表的像素结构中，整个反射像素电极皆分布有凸起结构，其中凸起结构的高度为1.41μm。
由图11可知，与曲线i所代表的像素结构相比，曲线f、g、h所代表的像素结构具有较佳的反射率。具体而言，与曲线i所代表的像素结构相比，曲线f、g、h所代表的像素结构的反射率提升了约10%至15%。另外，与曲线j所代表的像素结构相比，曲线f、g、h所代表的像素结构具有较广的反射角度分布。换言之，透过反射像素电极同时具有不同高度的两种凸起结构，即具有不同曲率的两种凸起结构，曲线f、g、h所代表的像素结构具有较佳的反射效率及反射角度分布。
综上所述，在上述实施例所提出的像素结构中，反射像素电极包括具有凸起结构的第一区域以及具有平坦表面的第二区域，或是反射像素电极包括分别具有多个凸起结构的第一区域及第二区域，其中第一区域内的凸起结构的高度大于第二区域内的凸起结构的高度，且第一区域的面积占反射像素电极的总面积的50%至70%，以及第二区域的面积占反射像素电极的总面积的30%至50%，由此，本发明的像素结构可具有较佳的反射效率及反射角度分布。如此一来，本发明的显示面板能具有较佳的显示品质以及较广的视角。
虽然已结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (11)
1.一种像素结构，包括：
扫描线以及一数据线；
主动元件，与该扫描线以及该数据线电性连接；
覆盖层，覆盖该扫描线、该数据线以及该主动元件；以及
反射像素电极，配置于该覆盖层上，并且与该主动元件电性连接，该反射像素电极包括第一区域与第二区域，该第一区域内具有多个第一凸起结构，以及该第二区域内具有一平坦表面，
其中该第一区域的面积占该反射像素电极的总面积的50%至70%，且该第二区域的面积占该反射像素电极的总面积的30%至50%。
2.如权利要求1所述的像素结构，其中该第二区域内具有第二凸起结构，该第二凸起结构的顶表面为该平坦表面。
3.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一区域内的各该第一凸起结构的高度实质上大于或等于该平坦表面的高度。
4.如权利要求1所述的像素结构，其中该第二区域的形状包括圆形、椭圆形、矩形、三角形、菱形、梯形或十字形。
5.如权利要求1所述的像素结构，其中该第二区域位于该反射像素电极的中央区域或任一角落区域。
6.如权利要求1所述的像素结构，还包括一固定层，配置于该反射像素电极上，且环绕该反射像素电极的周围。
7.一种像素结构，包括：
扫描线以及数据线；
主动元件，与该扫描线以及该数据线电性连接；
覆盖层，覆盖该扫描线、该数据线以及该主动元件；以及
反射像素电极，配置于该覆盖层上，并且与该主动元件电性连接，该反射像素电极包括第一区域与第二区域，该第一区域内具有多个第一凸起结构，以及该第二区域内具有多个第二凸起结构，其中该第一区域内的各该第一凸起结构的高度大于该第二区域内的各该第二凸起结构的高度，
其中该第一区域的面积占该反射像素电极的总面积的50%至70%，且该第二区域的面积占该反射像素电极的总面积的30%至50%。
8.如权利要求7所述的像素结构，其中该第一区域内的各该第一凸起结构的高度与该第二区域内的各该第二凸起结构的高度的比例为1.7：1至5：1。
9.如权利要求7所述的像素结构，其中该第二区域的形状包括圆形、椭圆形、矩形、三角形、菱形、梯形或十字形。
10.如权利要求7所述的像素结构，其中该第二区域位于该反射像素电极的中央区域或任一角落区域。
11.如权利要求7所述的像素结构，还包括固定层，配置于该反射像素电极上，且环绕该反射像素电极的周围。
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