CN104252069B - 有源矩阵结构和液晶显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有源矩阵结构，包含衬底、多个有源元件和多个像素电极。所述有源元件设置在所述衬底上。所述像素电极分别电连接到所述有源元件且布置成阵列。所述有源矩阵结构具有显示区域，且所述像素电极中的每一者具有相对于所述显示区域的所有边而倾斜的至少一条斜边。还提供一种液晶显示面板。

Description

有源矩阵结构和液晶显示面板
技术领域
本发明大体上涉及电子装置和显示器面板，且具体来说，涉及有源矩阵结构和液晶显示面板。
背景技术
在显示装置的显示区域中，应用各种类型的空间光调制器将照明光束转换为图像光束，所述显示装置例如为透射式液晶显示面板(liquid crystal display panel,LCDpanel)、液晶覆硅(liquid-crystal-on-silicon,LCOS)面板或数字微镜装置(digitalmicro-mirror device,DMD)。透射式LCD面板的光效率低于LCOS面板的光效率，且DMD的成本大于LCOS面板的成本。
一般来说，在使用LCOS面板的投影仪中，通过偏振光束分光器(polarizing beamsplitter,PBS)将s偏振光束反射到LCOS面板。接着，LCOS面板将s偏振光束调制为具有其他偏振状态的偏振光束，且将所述偏振光束反射到PBS。PBS将所述偏振光束过滤成图像光束，所述图像光束接着传输到成像镜头。最终，成像镜头将所述图像光束投影到屏幕上，从而在屏幕上形成图像，或者在空气中或者在任何其他虚像平面上形成虚像。
当减小LCOS面板的大小时，会减小两个邻近的像素电极之间的间隙，且还会减小像素电极的孔径比(aperture ratio)。因此，像素电极的边缘场问题会变得更加严重；举例来说，像素电极的角落周围的液晶定向可不准确，以使得LCOS面板的光效率和色彩性能降低。
发明内容
本发明的目的在于提出一种有源矩阵，所述有源矩阵会减小像素电极的边缘场问题。
本发明还一目的在于提出一种液晶显示面板，所述液晶显示面板会减小像素电极的边缘场问题。
为达上述目的，根据本发明的实施例，提供一种有源矩阵结构，包含衬底、多个有源元件和多个像素电极。所述有源元件设置在衬底上。所述像素电极分别电连接到所述有源元件且布置成阵列。所述有源矩阵结构具有显示区域，且所述像素电极中的每一者具有相对于所述显示区域的所有边而倾斜的至少一条斜边。
根据本发明的实施例，提供一种液晶显示面板，包含前述的有源矩阵结构、对向衬底和液晶层。所述对向衬底包含透明衬底和透明导电层。所述透明导电层设置在所述透明衬底上且位于所述有源矩阵结构与所述透明衬底之间。所述液晶层设置在所述有源矩阵结构与所述对向衬底之间。
在根据本发明的实施例的有源矩阵结构和液晶显示面板中，因为像素电极中的每一者具有相对于显示区域的所有边而倾斜的至少一条斜边，所以像素电极的边缘场效应得到补偿。结果，减小了像素电极的边缘场问题。
附图说明
包含附图以提供对本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。所述图式说明本发明的实施例，且与描述一起用以解释本发明的原理。
图1是根据本发明的实施例的液晶显示面板的示意性前视图。
图2是图1中的液晶显示器的示意性放大图，其展示图1中的液晶显示器的像素电极和滤光片区域的前视图。
图3是图1中的液晶显示器的示意性横截面图。
图4是图2中的像素电极的前视图。
图5是图2中的滤光片区域的前视图。
图6是根据本发明的实施例的投影仪的示意图。
主要元件标号说明
100：液晶显示面板
110：对向衬底
112：透明衬底
114：透明导电层
116：第二配向层
120：液晶层
200：有源矩阵结构
210：衬底
220：有源元件
230：像素电极
231：斜边
232：表面
240：反射层
242：通孔
244：表面
250：导电元件
260：绝缘层
270：绝缘层
280：绝缘层
290：彩色滤光片层
291：滤光片区域
292：红色滤光片区域
294：绿色滤光片区域
296：蓝色滤光片区域
310：第一配向层
320：偏振光束分光器
330：成像镜头
340：照明系统
A：显示区域
B1：线性偏振光束
D：距离
G：间隙
I1：图像光束
L1：线性偏振光
L2：线性偏振光
L3：椭圆偏振光
P1：第一偏振方向
P2：第二偏振方向
R：排列方向
S：边
S1：边
S2：边
W：宽度
φ1：倾斜角
φ1'：倾斜角
φ2：倾斜角
φ2'：倾斜角
θ1：内角
θ2：内角
θ3：内角
具体实施方式
现将详细参考本发明的当前实施例，所述实施例的实例在附图中得以说明。只要可能，相同参考数字在图式和描述中用以指相同或相似部分。
图1是根据本发明的实施例的液晶显示面板的示意性前视图。图2是图1中的液晶显示器的示意性放大图，其展示图1中的液晶显示器的像素电极和滤光片区域的前视图。图3是图1中的液晶显示器的示意性横截面图。图4是图2中的像素电极的前视图。图5是图2中的滤光片区域的前视图。参看图1到图5，此实施例中的液晶显示面板100包含有源矩阵结构200、对向衬底110和液晶层120。有源矩阵结构200包含衬底210、多个有源元件220和多个像素电极230。有源元件220设置在衬底210上。在此实施例中，衬底210是硅衬底，且有源元件220是晶体管。在此实施例中，有源元件220电连接到衬底210上的多条扫描线和多条数据线，且有源元件中的每一者电连接到一条扫描线和一条数据线。
像素电极230分别电连接到有源元件220且布置成阵列。在此实施例中，像素电极是反射电极。像素电极可为金属电极。在一些实施例中，像素电极是由铝制成。
对向衬底110包含透明衬底112和透明导电层114。透明导电层114设置在透明衬底112上且位于有源矩阵结构200与透明衬底112之间。液晶层120设置在有源矩阵结构200与对向衬底110之间。透明衬底112可由玻璃或塑料制成，且透明导电层114可由氧化铟锡或任何其他适当的透明导电材料制成。
有源矩阵结构200具有显示区域A，且像素电极230中的每一者具有相对于所述显示区域A的所有边S而倾斜的至少一条斜边231(在图2中示范性地展示了多条斜边231)。在此实施例中，像素电极230中的每一者具有凹多边形(例如，蝴蝶状多边形)的形状。所述凹多边形具有至少一个大于180度的内角。举例来说，图4中的内角θ1、θ2和θ3皆大于180度。
在此实施例中的有源矩阵结构200和液晶显示面板100中，因为像素电极230中的每一者具有相对于所述显示区域A的所有边S而倾斜的至少一条斜边231，所以像素电极230的边缘场(即，像素电极230的边缘周围的电场)会改变，从而用分别平行于显示器A的边的斜边来补偿因常规的矩形像素电极而引起的边缘场效应。因此，像素电极230的边缘周围的液晶的定向可满足预定要求。结果，减小或预防了像素电极230的边缘场问题。换句话说，像素电极230的电场在较常规的区域内驱动液晶层120中的液晶。
在此实施例中，像素电极230中的每一者具有多边形的形状，且所述多边形具有超过四条的边。举例来说，图4中的像素电极230中的每一者具有9条边，但本发明不受此限制。
在此实施例中，显示区域A是矩形的，且显示区域中的至少两条边S(例如，图1所示的两条边S1)实质上平行于像素电极230的排列方向R。在此实施例中，像素电极230处于三角布置(delta arrangement)中。然而，在其他实施例中，可按照任何其他适当的方式来布置像素电极230。
当具有第一偏振方向P1(例如，图1和图3所示的y方向)的线性偏振光束B1进入液晶显示面板100时，液晶显示面板100可取决于液晶层120中的液晶的定向分布而将线性偏振光束B1反射为具有第一偏振方向P1的线性偏振光L1、具有第二偏振方向P2(例如，图1和图3所示的x方向)的线性偏振光L2、椭圆偏振光L3和圆形偏振光(未图示)中的至少一者。在此实施例中，液晶显示面板100是液晶覆硅(LCOS)面板。另外，x方向平行于显示区域A的边S1，y方向平行于显示区域A的边S2，z方向垂直于显示区域A，且x、y、z方向彼此垂直。
当线性偏振光束B1入射在像素电极230的斜边231上时，因为斜边231是倾斜的，所以线性偏振光束B1被斜边231反射并去偏振(depolarize)。举例来说，线性偏振光束B1可被反射为椭圆偏振光。另外，当线性偏振光束B1被液晶转换为接着入射在斜边231上的圆形偏振光束时，因为斜边231是倾斜的，所以圆形偏振光束可被斜边231反射并去偏振为椭圆偏振光。去偏振可由于(例如)光泄漏而降低显示性能。因此，在此实施例中，斜边231中的每一者具有分别相对于显示区域的边S的多个倾斜角(例如，φ1和φ2；或φ1'和φ2')，且所述倾斜角中的最小者(例如，选自φ1和φ2的φ1；或选自φ1'和φ2'的φ1')小于或等于10度。在此条件中，光泄漏是可忽略的，对比度和反射率得到保留，且边缘场问题有效减少，以使得液晶显示面板100的显示性能得到提高。
在此实施例中，有源矩阵结构200还包含设置在衬底210与像素电极230之间的反射层240。反射层240可为金属层，例如，铝层，且反射穿过间隙G的光，以便提高有源矩阵结构200和液晶显示面板100的光效率。在此实施例中，反射层240具有多个通孔242，且多个导电元件250分别穿过通孔242且分别将像素电极230与有源元件220进行连接。另外，有源矩阵结构200可包含将反射层240与衬底210隔离的绝缘层260、将像素电极230与反射层240隔离的绝缘层270，和分别将导电元件250与反射层240隔离的多个绝缘层280。
在此实施例中，任何两个邻近的像素电极230之间的间隙G具有范围落在0.2微米到0.35微米内的宽度W。换句话说，间隙G可较小，且像素电极230的孔径比(apertureratio)增大，从而提高液晶显示面板100的光效率和亮度。
在此实施例中，有源矩阵结构200还包含设置在像素电极230上的彩色滤光片层290。彩色滤光片层290包含具有不同色彩的多组滤光片区域291，例如，红色滤光片区域292、绿色滤光片区域294和蓝色滤光片区域296。红色滤光片区域292、绿色滤光片区域294和蓝色滤光片区域296例如以三角布置或任何其他布置交替地布置在像素电极230上。滤光片区域291分别对应于像素电极230，且滤光片区域291中的每一者的形状符合对应像素电极230的边缘场分布范围。在此实施例中，滤光片区域291中的每一者可与对应的像素电极230以及邻近于对应的像素电极230的至少一个另一像素电极230部分重叠，这是因为边缘场分布范围的形状不同于对应的像素电极230的形状。
另外，在此实施例中，在背向衬底210的反射层240的表面244与背向衬底210的像素电极230中的每一者的表面232之间的距离D是落在0.18微米到0.22微米的范围内。所述距离D可决定由反射层240反射的光与由像素电极230反射的光之间的干涉程度，且决定有源矩阵结构200的反射光谱。当距离D落在0.18微米到0.22微米的范围内时，反射光谱适合于彩色滤光片层290，进而提高液晶显示面板100的色彩性能。在此实施例中，因为减小或预防了边缘场问题，所以液晶显示面板100的色彩-白色比率(color-to-white ratio)得到提高。因此，可在不会不利地影响液晶显示面板100的色彩性能的情况下减小像素尺寸。
在一个实施例中，对应于具有不同色彩的滤光片区域291的像素电极230具有不同的大小。具体来说，像素电极230中的每一者对应于一个子像素。在此实施例中，液晶显示面板100的像素中的每一者包含对应于红色滤光片区域292的红色子像素、对应于绿色滤光片区域294的绿色子像素和对应于蓝色滤光片区域296的蓝色子像素。对应于红色子像素的像素电极230的大小、对应于绿色子像素的像素电极230的大小和对应于蓝色子像素的像素电极230的大小可彼此不同或部分相同。或者，在其他实施例中，对应于具有不同色彩的滤光片区域291的像素电极230可呈相同的大小。具有不同色彩的子像素的大小调整可满足液晶显示面板100的色彩要求。
在此实施例中，液晶显示面板100还包含设置在彩色滤光片层290与液晶层120之间的第一配向层310和设置在透明导电层114与液晶层120之间的第二配向层116。第一配向层310和第二配向层116经配置以对液晶层120中的液晶进行配向。
图6是根据本发明的实施例的投影仪的示意图。参看图3和图6，此实施例中的投影仪300包含前述液晶显示面板100、照明系统340、偏振光束分光器(PBS)320和成像镜头330。照明系统340可提供具有第一偏振方向P1的线性偏振光束B1(例如，s偏振光束)，且PBS320将线性偏振光束B1反射到液晶显示面板100。液晶显示面板100将线性偏振光束B1反射并转换为具有第二偏振方向P2的图像光束I1(例如，p偏振光束)，且图像光束I1接着穿过PBS320且传输到成像镜头330。成像镜头330将图像光束I1投影到屏幕或物体上，从而在屏幕或物体上形成实像，或者成像镜头330在空气中或者虚像平面中形成虚像。
在其他实施例中，PBS320也可替换为反射式偏振器。另外，在其他实施例中，照明系统340可提供具有平行于显示区域A的边S1的偏振方向的线性偏振光束。
总之，在根据本发明的实施例的有源矩阵结构和液晶显示面板中，因为像素电极中的每一者具有相对于显示区域的所有边而倾斜的至少一条斜边，所以像素电极的边缘场效应得到补偿。结果，减小了像素电极的边缘场问题。
所属领域的技术人员将明白，可在不脱离本发明的范围或精神的情况下对本发明的结构作各种修改和改变。鉴于以上内容，希望本发明涵盖本发明的修改和变化，只要所述修改和变化落入所附权利要求书和其等效物的范围内。

Claims (18)

1.一种有源矩阵结构，其特征在于，包括：
衬底；
多个有源元件，设置在所述衬底上；以及
多个像素电极，分别电连接到所述多个有源元件且布置成阵列，其中所述有源矩阵结构具有显示区域，且所述多个像素电极中的每一者具有凹多边形的形状且具有相对于所述显示区域的所有边而倾斜的至少一条斜边，其中所述凹多边形包括三个大于180度的内角，所述凹多边形的三个大于180度的内角的其中两个的每一者与相邻的一个凹多边形的一个钝角相邻，所述钝角朝向与其相邻的大于180度的内角的凹陷处凸出，所述凹多边形的三个大于180度的内角的其中另一个与相邻的两个凹多边形的二个锐角相邻，所述二个锐角朝向与其相邻的大于180度的内角的凹陷处凸出。
2.根据权利要求1所述的有源矩阵结构，其特征在于，所述凹多边形具有超过四条的边。
3.根据权利要求1所述的有源矩阵结构，其特征在于，所述显示区域是矩形的，且所述显示区域的至少两条边平行于所述多个像素电极的排列方向。
4.根据权利要求1所述的有源矩阵结构，其特征在于，所述斜边具有分别相对于所述显示区域的所述边的多个倾斜角，且所述倾斜角中的最小者小于或等于10度。
5.根据权利要求1所述的有源矩阵结构，其特征在于，还包括设置在所述多个像素电极上的彩色滤光片层，所述彩色滤光片层包括具有不同色彩的多组滤光片区域，其中所述多组滤光片区域中的每一个滤光片区域分别对应于所述多个像素电极中的一个像素电极，且所述多组滤光片区域中的所述滤光片区域的形状符合所述多个像素电极中的对应像素电极的边缘场分布范围。
6.根据权利要求1所述的有源矩阵结构，其特征在于，还包括设置在所述多个像素电极上的彩色滤光片层，所述彩色滤光片层包括具有不同色彩的多组滤光片区域，其中所述多组滤光片区域中的每一个滤光片区域分别对应于所述多个像素电极中的一个像素电极，且对应于具有不同色彩的所述多组滤光片区域的所述多个像素电极具有不同的大小。
7.根据权利要求1所述的有源矩阵结构，其特征在于，所述多个像素电极中的任何两个邻近的像素电极之间的间隙具有范围落在0.2微米到0.35微米内的宽度。
8.根据权利要求1所述的有源矩阵结构，其特征在于，还包括设置在所述衬底与所述多个像素电极之间的反射层，其中在背向所述衬底的所述反射层的表面与背向所述衬底的所述多个像素电极中的所述每一者的表面之间的距离是落在0.18微米到0.22微米的范围内。
9.根据权利要求1所述的有源矩阵结构，其特征在于，所述衬底是硅衬底，且所述多个像素电极是反射电极。
10.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：
有源矩阵结构，包括：
衬底；
多个有源元件，设置在所述衬底上；以及
多个像素电极，分别电连接到所述多个有源元件且布置成阵列，其中所述有源矩阵结构具有显示区域，且所述多个像素电极中的每一者具有凹多边形的形状且具有相对于所述显示区域的所有边而倾斜的至少一条斜边，其中所述凹多边形包括三个大于180度的内角，所述凹多边形的三个大于180度的内角的其中两个的每一者与相邻的一个凹多边形的一个钝角相邻，所述钝角朝向与其相邻的大于180度的内角的凹陷处凸出，所述凹多边形的三个大于180度的内角的其中另一个与相邻的两个凹多边形的二个锐角相邻，所述二个锐角朝向与其相邻的大于180度的内角的凹陷处凸出；
对向衬底，包括：
透明衬底；以及
透明导电层，设置在所述透明衬底上且位于所述有源矩阵结构与所述透明衬底之间；以及
液晶层，设置在所述有源矩阵结构与所述对向衬底之间。
11.根据权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，所述凹多边形具有超过四条的边。
12.根据权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，所述显示区域是矩形的，且所述显示区域的至少两条边平行于所述多个像素电极的排列方向。
13.根据权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，所述斜边具有分别相对于所述显示区域的所述边的多个倾斜角，且所述倾斜角中的最小者小于或等于10度。
14.根据权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，所述有源矩阵结构还包括设置在所述多个像素电极上的彩色滤光片层，所述彩色滤光片层包括具有不同色彩的多组滤光片区域，所述多组滤光片区域中的每一个滤光片区域分别对应于所述多个像素电极中的一个像素电极，且所述多组滤光片区域中的所述滤光片区域的形状符合所述多个像素电极中的对应像素电极的边缘场分布范围。
15.根据权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，所述有源矩阵结构还包括设置在所述多个像素电极上的彩色滤光片层，所述彩色滤光片层包括具有不同色彩的多组滤光片区域，所述多组滤光片区域中的每一个滤光片区域分别对应于所述多个像素电极中的一个像素电极，且对应于具有不同色彩的所述多组滤光片区域的所述多个像素电极具有不同的大小。
16.根据权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，所述多个像素电极中的任何两个邻近的像素电极之间的间隙具有范围落在0.2微米到0.35微米内的宽度。
17.根据权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，所述有源矩阵结构还包括设置在所述衬底与所述像素电极之间的反射层，且其中在背向所述衬底的所述反射层的表面与背向所述衬底的所述多个像素电极中的所述每一者的表面之间的距离是落在0.18微米到0.22微米的范围内。
18.根据权利要求10所述的液晶显示面板，其特征在于，所述衬底是硅衬底，且所述像素电极是反射电极。
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