CN107479265B - 显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示面板，其包括第一基板、第二基板、多个像素结构、液晶层与透明导电层。第二基板与第一基板相对设置。像素结构设置于第一基板与第二基板之间，其中每个像素结构包括薄膜晶体管、像素电极与共同电极。液晶层设置于像素结构与第二基板之间。透明导电层设置于第二基板与液晶层之间。当液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值小于等于2.3伏特；当液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值小于等于5伏特。借此，本发明的显示面板，可以有优选的透明度或对比度。

Description

显示面板
技术领域
本发明涉及一种显示面板，且特别涉及一种在两个基板之间额外设置透明导电层的横向电场式显示面板。
背景技术
一般来说，在显示面板中，为了避免静电累积影响显示面板的视效，会在彩色滤光基板背对液晶层的表面上形成一层屏蔽电极(shielding electrode)层，因为屏蔽电极层需要透光，因此一般屏蔽电极的材料是透明导电材料例如氧化铟锡(ITO)。图1是根据现有技术所绘示的横向电场(transverse electric field)式显示面板(又称为水平电场式显示面板)的剖面图。请参照图1，显示面板100包含屏蔽电极层110、上基板120、黑色矩阵层(black matrix layer)130、覆盖层(over-coating layer)140、液晶层150、共同电极(common electrode)161、绝缘层162、像素电极(pixel electrode)163与下基板170。共同电极161与像素电极163之间产生水平电场以改变液晶分子的旋转方向，而屏蔽电极层110可以避免静电或电磁波影响面板的视效。然而，因为现有技术的屏蔽电极层是形成在彩色滤光基板背对液晶层的表面上，而较薄厚度的显示面板逐渐形成市场主流，因此一般是将薄膜晶体管基板与彩色滤光基板组合后，再进行薄化，接着再在彩色滤光基板上形成屏蔽电极层，使得工序相当繁杂且运送成本较高。因此近来的趋势是先在彩色滤光基板面对液晶层的表面上形成屏蔽电极层后，再进行薄膜晶体管基板与彩色滤光基板的组合与薄化。但对于横向电场式的显示面板来说，将屏蔽电极层内移至彩色滤光基板的内侧会使得屏蔽电极层与像素电极间的垂直方向电场造成液晶分子产生不可预期的转动，进而影响视效，因此如何解决将屏蔽电极层内移至彩色滤光基板的内侧所造成的视效问题，为此领域技术人员所关心的议题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显示面板，可以有优选的透明度或对比度。
本发明的实施例提出一种显示面板，其包括第一基板、第二基板、多个像素结构、液晶层与透明导电层。第二基板与第一基板相对设置。像素结构是设置于第一基板与第二基板之间，其中每个像素结构包括像素电极与共同电极。液晶层是设置于像素结构与第二基板之间。透明导电层是设置于第二基板与液晶层之间。当液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值小于等于2.3伏特，当液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值小于等于5伏特。
在一些实施例中，当液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值小于等于2.3伏特并且大于等于1伏特。
在一些实施例中，当液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值小于等于2伏特并且大于等于1.4伏特。
在一些实施例中，当液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值等于1.7伏特。
在一些实施例中，当液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值小于等于4伏特并且大于等于1伏特。
在一些实施例中，当液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值小于等于3伏特并且大于等于2伏特。
在一些实施例中，当液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，透明导电层与共同电极之间的电压差绝对值等于2伏特。
在一些实施例中，共同电极与第一基板间的距离大于像素电极与第一基板间的距离。共同电极与像素电极间具有绝缘层，并且共同电极包含多个缝隙。
在一些实施例中，像素电极与第一基板间的距离大于共同电极与第一基板间的距离。共同电极与像素电极间具有绝缘层，并且像素电极包含多个缝隙。
在一些实施例中，像素电极与第一基板间的距离等于共同电极与第一基板间的距离。共同电极与像素电极分别包含多个指状电极，并且共同电极的指状电极与像素电极的指状电极是彼此交错设置。
在一些实施例中，上述的显示面板，还包括黑色矩阵层与保护膜。黑色矩阵层可设置于第二基板与液晶层之间，透明导电层可设置于第二基板与黑色矩阵层之间。或者，黑色矩阵层可设置于第二基板与液晶层之间，覆盖层可设置于黑色矩阵层与液晶层之间，透明导电层可设置于黑色矩阵层与覆盖层之间。或者，黑色矩阵层可设置于第二基板与液晶层之间，覆盖层可设置于黑色矩阵层与液晶层之间，透明导电层可设置于覆盖与液晶层之间。
在一些实施例中，在一帧期间，像素电极的电压是大于等于共同电极的电压，并且透明导电层的电压是大于等于共同电极的电压。在相邻的另一帧期间，像素电极上的电压是小于等于共同电极的电压，并且透明导电层的电压是小于等于共同电极的电压。
在一些实施例中，共同电极的电压是直流(DC)型式，透明导电层的电压是交流(AC)型式。或者，共同电极的电压与透明导电层的电压皆为交流型式。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的显示面板，可以有优选的透明度或对比度。
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是根据现有技术所绘示的横向电场式显示面板的剖面图。
图2A是根据一实施例绘示横向电场式显示面板的俯视图。
图2B至图2D分别是绘示三种不同实施例的横向电场式显示面板的剖面图。
图3A与图3B是根据一实施例绘示在不同实施例中电压与穿透率的曲线图。
图4A与图4B是根据图2B的实施例绘示不同电压下的穿透率曲线图。
图5A与图5B是根据图2C的实施例绘示在不同电压下的穿透率曲线图。
图6A与图6B是根据图2D的实施例绘示在不同电压下的穿透率曲线图。
图7A是依据一实施例的透明导电层与共同电极间的电压差以及像素电极与共同电极间的电压差列出显示面板的亮度。
图7B是依据图7A的实施例绘示透明导电层与共同电极间的电压差改变时显示面板的对比度图。
图7C是依据另一实施例的透明导电层与共同电极间的电压差以及像素电极与共同电极间的电压差列出显示面板的亮度。
图7D是依据图7C的实施例绘示透明导电层与共同电极间的电压差改变时显示面板的对比度图。
图8A与图8B是根据一实施例绘示透明导电层与共同电极间的电压差改变时显示面板的穿透率曲线图。
图8C、图8D、图8E是根据一实施例所绘示的表格，其列出当透明导电层与共同电极间的电压差改变时显示面板的穿透率。
图9A与图9B是根据一实施例绘示在不同帧期间像素电极、共同电极与透明导电层电压的波形图。
图9C是根据另一实施例绘示在不同帧期间像素电极、共同电极与透明导电层电压的波形图。
图10A是根据另一实施例绘示显示面板的像素结构俯视图。
图10B是根据另一实施例绘示显示面板对应切线II-II’的剖面图。
图10C与图10D是根据不同实施例绘示显示面板的剖面图。
图10E是根据一实施例绘示显示面板的像素结构俯视图。
图10F是根据一实施例绘示显示面板对应切线III-III’的剖面图。
具体实施方式
关于本文中所使用的第一、第二、…等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。另外，关于本文中所使用的耦接，可指两个元件直接地或间接地作电性连接。也就是说，当以下描述第一物件耦接至第二物件时，第一物件与第二物件之间还可设置其他的物件。
本发明提出一种横向电场式显示面板，例如为平面内切换(in plane switching，IPS)型显示面板、IPS-Pro显示面板、边缘电场切换(fringe field switching，FFS)型显示面板、或其他根据横向电场来控制液晶的显示面板，包含相对设置的第一基板与第二基板。在第一基板与第二基板之间设置有多个像素结构与液晶层。每个像素结构包括薄膜晶体管、像素电极与共同电极。特别的是，在第一基板与第二基板之间还设置了一个透明导电层，用以屏蔽显示面板以避免受到静电或电磁波的影响。以下将举多个实施例来说明此透明导电层(又称屏蔽电极层)的设置与电压。
请参照图2A及图2B，图2A是根据一实施例绘示显示面板的像素结构俯视图，图2B是显示面板对应切线I-I’的剖面图。显示面板200具有相对设置的第一基板210与第二基板220，第一基板210具有相对的第一表面210a及第二表面210b，第二基板220具有相对的第一表面220a及第二表面220b，其中第一基板210的第一表面210a是面对第二基板220的第一表面220a。在第一基板210与第二基板220之间还设置有透明导电层230、彩色滤光层241、黑色矩阵层242、覆盖层250、液晶层260与像素结构270，其中像素结构270是设置在第一基板210的第一表面210a上，而透明导电层230、彩色滤光层241以及覆盖层250是依序设置在第二基板220的第一表面220a上。为了简化起见，在图2A中仅绘示设置在第一基板210的像素结构270，而图2B并没有绘示所有的元件(例如还可包含配向膜、偏光片等)。
如图2A及2B所示，栅极线(gate line)281及数据线(data line)282设置于第一基板210的第一表面210a上，且彼此相交以形成单位像素(unit pixel)区域。需说明的是，虽然图2A及图2B仅绘示一个形成于单位像素区域中的像素结构270，在本实施例中，显示面板200是包含多个分别形成于不同单位像素区域中的像素结构270。像素结构270包括薄膜晶体管271、像素电极272以及共同电极273。薄膜晶体管271的漏极(drain electrode)271a电性连接像素电极272，源极(source electrode)271b电性连接数据线282，栅极(gateelectrode)271c电性连接栅极线281，且栅极271c与半导体层271d间具有栅极绝缘层280。共同电极273设置于像素电极272上，并且绝缘层290是设置在像素电极272与共同电极273之间。共同电极273具有多个狭缝(slit)273s，像素电极272为不具狭缝的板状(plate)结构。当像素电极272与共同电极273间具有电压差时，像素电极272与共同电极273间会产生横向电场(水平电场)以驱动液晶层260中的液晶分子260L转动。然而，本领域具有通常知识者当可理解横向电场式显示面板的操作原理，在此并不再赘述。
透明导电层230设置在第二基板220的第一表面220a上，透明导电层230包含分别面对第一基板210及第二基板220的第一表面230a及第二表面230b。透明导电层是用来屏蔽电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)，以避免电磁波影响显示面板200的视效，并且将第二基板220的静电移除以免静电累积于显示面板200上而造成液晶分子260L产生非预期的转动而影响视效。透明导电层230的材料可包括氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)、氧化铟锌(indium zinc oxide,IZO)、氧化锑锡(antimony tin oxide,ATO)、氧化氟锡(fluorine tin oxide,FTO)或其他导电且透明的材料。
彩色滤光层241及黑色矩阵层242是设置在透明导电层230的第一表面230a上，彩色滤光层241包含多个分别穿透不同颜色的区域(例如RGB)以分别对应不同的单位像素区域，黑色矩阵层242是设置在对应薄膜晶体管271、栅极线281、数据线282或其他不透光的区域。
覆盖层250是设置在彩色滤光层241/黑色矩阵层242与液晶层260间。因为彩色滤光层241及黑色矩阵层242面对液晶层260的表面241a、242a会形成不平整的结构，因此覆盖层250具有平坦化的功能使得覆盖层250具有平坦化的表面250a，以避免液晶层260中的液晶分子260L受到凹凸不平整的表面影响而产生杂乱的倾斜角。
在图2B的实施例中，透明导电层230设置于第二基板220与彩色滤光层241/黑色矩阵层242之间，但本发明并不在此限，只要透明导电层230设置于第二基板220与液晶层260之间，都可以达到屏蔽电磁干扰以及减少静电影响的功效。举例来说，在图2C的实施例中，显示面板300的透明导电层230是设置于彩色滤光层241/黑色矩阵层242与覆盖层250之间。在图2D的实施例中，显示面板400的透明导电层230是设置于覆盖层250与液晶层260之间。需说明的是，因为图2B、图2C及图2D的差异在于彩色滤光层241/黑色矩阵层242、透明导电层230与覆盖层260堆叠于第二基板220的顺序不同，在图2C及图2D的实施例中，薄膜晶体管271的结构以及薄膜晶体管271与像素电极272的连接方式与图2B实施例的连接方式相同，因此为了简化起见，图2C及图2D不再标示薄膜晶体管271，并且于此不再赘述膜晶体管271的结构以及薄膜晶体管271与像素电极272的连接方式。此外，图2C及图2D的像素结构的俯视图可参照图2A。因为上述不同的实施例对于显示面板200、300及400的穿透率(transmittance，即对于光的穿透率，以下皆简称穿透率)会有不同的影响，并且液晶分子260L的种类(例如正性液晶或负性液晶)也会影响液晶分子260L相对于电场的转动方向，因此以下将分正性液晶(positive LC)与负性液晶(negative LC)分别讨论对于穿透率的影响。
图3A是绘示在不同实施例中电压与穿透率的曲线图。图3A所绘示的是正性液晶的穿透率曲线图，横轴是像素电压，纵轴是显示面板的穿透率。在图3A中具有四条曲线301～304，分别代表图1的背景技术与图2B至图2D的实施例。依照第二基板、透明导电层、彩色滤光层与覆盖层由上而下的配置顺序，曲线301～304有不同的标记。具体来说，对应至图1的曲线301被标记为“ITO/Glass/RGB/OC”，对应至图2B的曲线302被标记为“Glass/ITO/RGB/OC”，对应至图2C的曲线303被标记为“Glass/RGB/ITO/OC”，对应至图2D的曲线304被标记为“Glass/RGB/OC/ITO”。从图3A可以看出，曲线302的穿透率略低于曲线301的穿透率，而曲线303的穿透率则略低于曲线302的穿透率，但曲线304的穿透率相较于曲线301～303则大幅下降。在图1的背景技术中，因为透明导电层是设置在第二基板背对液晶层的表面上，因此透明导电层与像素电极层间的距离为第二基板、彩色滤光层、覆盖层、液晶层以及绝缘层的厚度总和，而图2B至图2D的实施例中，透明导电层230与像素电极272间的距离分别为彩色滤光层241/覆盖层250/液晶层260/绝缘层290的厚度总和、覆盖层250/液晶层260/绝缘层290的厚度总和、以及液晶层260/绝缘层290的厚度总和。因为透明导电层230与像素电极272间的垂直方向电场是透明导电层230与像素电极272间的电压差除以透明导电层230与像素电极层272间的距离，因此透明导电层230与像素电极层272间的垂直方向电场是图2D的实施例>图2C的实施例>图2B的实施例>图1的实施例。因为图1、图2B至图2D的显示面板是借由像素电极272与共同电极273间的横向电场(水平电场)驱动液晶分子260L以控制穿透率，因此当透明导电层230与像素电极272间的垂直方向电场过大时，会造成液晶分子260L产生不预期的转动而造成穿透率下降。图3B所绘示的是负性液晶的曲线图，曲线311～314是分别对应至图1的背景技术与图2B至图2D的实施例。类似地，曲线312的穿透率略低于曲线311的穿透率，而曲线313的穿透率则略低于曲线312的穿透率，但曲线314的穿透率相较于曲线311～103则大幅下降。由图3A及图3B可知，与背景技术相较，将透明导电层230设置在第二基板220与彩色滤光层241间，或是将透明导电层230设置在彩色滤光层241与覆盖层250间，且不论使用正性液晶与负性液晶，穿透率都仅小幅下降。值得注意的是，在图3A及图3B的实施例中，透明导电层230与共同电极273的电压是0V。
请参照图2B至图2D，以下将说明如何决定施加于透明导电层230的电压。基本上，共同电极273与像素电极272之间的电场会决定液晶分子260L的旋转方向，例如当共同电极273与像素电极272的电压相同时(也就是共同电极273与像素电极272间的压差等于0时)，光线被偏光片过滤掉，此时显示面板200为暗态(显示为黑色)。相反地，当共同电极273与像素电极272之间具有最大的绝对值压差时，液晶分子260L的旋转方向会使得穿过偏光片的光线最大化，此时显示面板200为亮态。显示面板200在亮态时的亮度除以在暗态时的亮度被称为对比度(Contrast Ratio，CR)。但值得注意的是，当透明导电层230与像素电极272或共同电极273具有压差时，透明导电层230与像素电极272或共同电极273之间具有垂直方向的电场，此电场可能会影响液晶分子260L的旋转方向，进而影响了穿透率及对比度。本发明是设定透明导电层230上的电压在一个特定范围内，使得显示面板200有优选的对比度(Contrast Ratio，CR)及/或穿透率，以下将以实验数据来说明。
首先讨论穿透率。请参照以下表1，表1列出了三种实施例。在第一种实施例中，共同电极273上的电压为1伏特(V)，而像素电极272上的电压则是在1V～6V之间。在第二种实施例中，共同电极273上的电压为0V，而像素电极272上的电压则是在0V～5V之间。在第三种实施例中，共同电极273上的电压为-1V，而像素电极272上的电压则是在-1V～4V之间。这三种实施例的共同点在于，暗态时共同电极273与像素电极272之间的电压差为0V，而在亮态时共同电极273与像素电极272之间的电压差绝对值为5V。然而，在其他实施例中亮态时共同电极273与像素电极272之间的电压差绝对值也可以为4V、6V或其他数值。
Figure BDA0001013118870000081
Figure BDA0001013118870000091
表1
若考虑透明导电层230上的电压有-1V、0V、1V三种可能，配合上述表1的三种实施例，则在亮态时透明导电层230与共同电极273之间的电压差会有9种实施例，如表2所示。
Figure BDA0001013118870000092
表2
举例来说，当采用表1的第三种实施例，且透明导电层上的电压为-1V时，透明导电层230的电压减去像素电极272的电压为-1-4＝-5(V)，以此类推。在表2中，透明导电层230与像素电极272之间的电压差最大为-3V，最小为-7V。一般来说，当透明导电层230与像素电极272之间的电压差绝对值越大时，透明导电层230与像素电极272之间的液晶分子260L会受到透明导电层230与像素电极272间的垂直电场影响，而造成穿透度下降，因此透明导电层230与像素电极272之间的电压差的绝对值越大时显示面板的穿透率越低，而电压差的绝对值越小时穿透率越高。因此在表2中，当透明导电层230上的电压为1V且共同电极273上的电压为-1V时有最好的穿透率；当透明导电层230上的电压为-1V且共同电极273上的电压为1V时则有最差的穿透率，以下将提供实验数据来说明。
图4A与图4B是根据图2B的实施例绘示不同电压下的穿透率曲线图。请参照图4A与图4B，横轴是像素电极272与共同电极273之间的电压差，纵轴是显示面板的穿透率。图4A所绘示的是正性液晶的穿透率，其中标记为“Reference(Positive LC)”的参考曲线是对应至图1的背景技术。图4B所绘示的是负性液晶的穿透率，其中标记为“Reference(NegativeLC)”的曲线也是对应至图1的背景技术。对于其他曲线，“CF”表示第二基板(又称彩色滤光基板)220上的透明导电层230，而“Array”表示第一基板(又称薄膜晶体管阵列基板)210上的共同电极273。举例来说，被标记为“CF_1V/Array_-1V”的曲线所代表的是当透明导电层230上的电压为1V，且共同电极273上的电压为-1V时的穿透率，以此类推。在图4A中，标记为“CF_1V/Array_-1V”的曲线401具有最高的穿透率，而标记为“CF_-1V/Array_1V”的曲线402则有最低的穿透率。在图4B中，标记为“CF_1V/Array_-1V”的曲线411具有最高的穿透率，而标记为“CF_-1V/Array_1V”的曲线412则有最低的穿透率。
值得注意的是，如以上所讨论的，透明导电层230与共同电极273上的电压应有9种实施例，但为了清楚的绘示曲线，在图4A与图4B中并没有绘出所有9种实施例。图4A中9种实施例的完整数据如以下表3所示。具体来说，图4A省略了“CF_-1V/Array_0V”、“CF_0V/Array_0V”、“CF_0V/Array_-1V”、“CF_-1V/Array_-1V”等4条曲线，但这4条曲线的穿透率并不会比曲线401高，也不会比曲线402低。在以下表3中，第一列(column)所代表的是像素电极272与共同电极273之间的电压差(即图4A的横轴)，表格中的百分比代表的是穿透率(即图4A纵轴)，“CR”代表的是对比度。需说明的是，表3中的“Substrate_Shielding_BM/RGB_OC”是对应至图2B的结构，也就是由上而下依序为第二基板220、透明导电层230、黑色矩阵层242/彩色滤光层241、以及覆盖层250。
Figure BDA0001013118870000101
Figure BDA0001013118870000111
Figure BDA0001013118870000121
表3
另一方面，图4B中9种实施例的完整数据如以下表4所示。图4B省略了“CF_-1V/Array_0V”、“CF_-1V/Array_-1V”、“CF_0V/Array_-1V”等3条曲线。同样地，这3条曲线的穿透率并不会比曲线411高，也不会比曲线412低。表4的绘制方式类似于表3，因此不再赘述。
Figure BDA0001013118870000122
Figure BDA0001013118870000131
Figure BDA0001013118870000141
表4
图5A与图5B是根据图2C的实施例绘示在不同电压下的穿透率曲线图，图5A所绘示的是正性液晶的穿透率，图5B所绘示的是负性液晶的穿透率。在图5A中，标记为“CF_1V/Array_-1V”的曲线501具有最高的穿透率，而标记为“CF_-1V/Array_1V”的曲线502则有最低的穿透率。在图5B中，标记为“CF_1V/Array_-1V”的曲线511具有最高的穿透率，而标记为“CF_-1V/Array_1V”的曲线512则有最低的穿透率。
相同地，在图5A中并没有绘制所有9种实施例，这9种实施例的完整数据如以下表5所示。具体来说，在图5A中省略了“CF_-1V/Array_0V”、“CF_0V/Array_-1V”、“CF_0V/Array_0V”、“CF_-1V/Array_-1V”等4条曲线，但这4条曲线的穿透率并不比曲线501高，也不比曲线502低。类似地，表5中的“Substrate_BM/RGB_Shielding_OC”是对应至图2C的结构，也就是由上而下依序为第二基板220、黑色矩阵层242/彩色滤光层241、透明导电层230、以及覆盖层250。
Figure BDA0001013118870000151
Figure BDA0001013118870000161
Figure BDA0001013118870000171
表5
另一方面，关于图5B的完整数据如以下表6所示。在图5B中省略了“CF_-1V/Array_0V”、“CF_0V/Array_-1V”、“CF_0V/Array_0V”等3条曲线，但这3条曲线的穿透率并不比曲线511高，也不比曲线512低。
Figure BDA0001013118870000172
Figure BDA0001013118870000181
Figure BDA0001013118870000191
表6
图6A与图6B是根据图2D的实施例绘示在不同电压下的穿透率曲线图，图6A所绘示的是正性液晶的穿透率，图6B所绘示的是负性液晶的穿透率。在图6A，除了参考用的曲线602以外，标记为“CF_1V/Array_-1V”的曲线601具有最高的穿透率，而标记为“CF_-1V/Array_1V”的曲线603则有最低的穿透率。在图6B中，除了参考用的曲线612，标记为“CF_1V/Array_-1V”的曲线611具有最高的穿透率，而标记为“CF_-1V/Array_1V”的曲线613则有最低的穿透率。
关于图6A的完整数据如以下表7所示。在图6A中省略了“CF_-1V/Array_0V”、“CF_0V/Array_-1V”、“CF_0V/Array_0V”、“CF_-1V/Array_-1V”等4条曲线，但这4条曲线的穿透率并不比曲线601高，也不比曲线603低。类似地，表7中的“Substrate_BM/RGB_OC_Shielding”是对应至图2D的结构，也就是由上而下依序为第二基板220、黑色矩阵层242/彩色滤光层241、覆盖层250、以及透明导电层230。
Figure BDA0001013118870000192
Figure BDA0001013118870000201
Figure BDA0001013118870000211
表7
关于图6B的完整数据如以下表8所示。在图6B中省略了“CF_0V/Array_0V”、“CF_-1V/Array_-1V”等2条曲线，但这2条曲线的穿透率并不比曲线611高，也不比曲线613低。
Figure BDA0001013118870000212
Figure BDA0001013118870000221
Figure BDA0001013118870000231
表8
因此，根据图4A、图4B、图5A、图5B、图6A与图6B的图表与上述表3至表8的数据可知，在上述9种实施例中，当透明导电层230的电压为1V且共同电极273的电压为-1V时(也就是透明导电层230的电压与像素电极272的最大电压间的电压差为-3V)有最好的穿透率；当透明导电层230的电压为-1V且共同电极273的电压为1V时(也就是透明导电层230的电压与像素电极272的最大电压间的电压差为-7V)则有最差的穿透率。
以下讨论对比度，由于关于对比度的表格较大，以下以图式来呈现。图7A与图7C的表格是依据透明导电层230、像素电极272与共同电极273的电压列出显示面板的亮度，图7B与图7D分别绘示出对应图7A与图7C的对比度。图7A与图7C所绘示的是关于正性液晶，图7B与图7D所绘示的是关于负性液晶。
在图7A与图7C表格中的第一行(row)的数值是表示透明导电层230的电压减去共同电极273的电压，范围是从0V至5V；而第一列(column)中的数值是表示像素电极272的电压减去共同电极273上的电压，范围是从0V至5V；其余数值则是显示面板的亮度。当像素电极272与共同电极273之间电压差为0V时，显示面板为暗态，因此显示面板的亮度都很低。例如，在图7A的第二行中的亮度是介于0.5至13.1之间。当像素电极272与共同电极273之间电压差为5V时，显示面板为亮态，因此显示面板的亮度较高。例如，在图7A的最后第二行中的亮度是介于402至722之间。而把亮态时的亮度除以暗态时的亮度，则可以算出对比度，如图7A的最后一行所示。
以正性液晶显示面板为例来说明，请参照图7A与图7B，其中图7B中的纵轴为对比度，横轴为透明导电层230与共同电极273之间的电压差。当透明导电层230与共同电极273之间的电压差为0V时(参照图7A的第二列)，最小的亮度为0.499779(在图7A中已经四舍五入为0.5)，而最大的亮度为631.86(在图7A中已经四舍五入为632)，因此对比度为1264。当透明导电层230与共同电极273之间的电压差为5V时(参照最后一列)，最小亮度为13.141548(在图7A中已经四舍五入为13.1)，最大亮度为401.6571(在图7A中已经四舍五入为402)，因此对比度为31。
从图7A的数据及图7B来看，对于正性液晶显示面板来说，当透明导电层230与共同电极273之间的电压差大于2.3V，显示面板的对比度会明显开始下降，因此在一些实施例中是设定透明导电层230的电压减去共同电极273的电压为大于等于0V并且小于等于2.3V(也就是0V≦透明导电层230的电压减去共同电极273的电压≦2.3V)。此外，当透明导电层230与共同电极273之间的电压差小于1V，显示面板的对比度会稍微下降，因此在一些实施例中，透明导电层230的电压减去共同电极273的电压优选是设定为小于等于2.3V并且大于等于1V。在一些实施例中，透明导电层230的电压减去共同电极273的电压可进一步设定为小于等于2V并且大于等于1.4V，以进一步将对比度设定优选范围。在一些实施例中，透明导电层230的电压减去共同电极273的电压可设定在1.7V，以将对比度最大化。
需说明的是，当显示面板200在操作时，在相邻的帧(frame)中液晶需极性反转以避免直流残留效应。在以上的实施例中，像素电极272的电压是大于等于共同电极273的电压，并且透明导电层230的电压是大于共同电极273的电压。另一方面，在极性反转时，也就是下一个画面时，像素电极272的电压会小于共同电极273上的电压，因此可以设定透明导电层230上的电压小于共同电极273上的电压，并且共同电极273的电压减去透明导电层230的电压也会小于等于2.3V，以获得优选的对比度。换言之，可将透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值设定为大于等于0V并且小于等于2.3V的任意一个电压值、小于等于2.3V并且大于等于1V的任意一个电压值、小于等于2V并且大于等于1.4V的任意一个电压值、或是1.7V，以得到优选的对比度。值得注意的是，虽然在图7A及图7B的实施例中，共同电极273的电压为0V，但是当共同电极273上的电压改变时，透明导电层230上的电压也可以对应地改变。例如，若共同电极273上的电压为1V，则可以设定透明导电层230上的电压小于等于3.3V并大于等于-1.3V；若共同电极273上的电压为-1V，则可以设定透明导电层230上的电压小于等于1.3V并大于等于-3.3V，以此类推。
接下来请参照图7C及图7D，对于负性液晶显示面板来说，当透明导电层230与共同电极273之间的电压差为0V～5V时，显示面板的对比度都在1350以上，因此在一些实施例中是设定透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值是小于等于5V并且大于等于0V的任意一个电压值。此外，当透明导电层230与共同电极273之间的电压差大于4V或是小于1V时，显示面板的对比度会有明显的下降，因此在一些实施例中是设定透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值是小于等于4V并且大于等于1V的任意一个电压值。此外，当透明导电层230与共同电极273之间的电压差大于3V或是小于2V时，显示面板的对比度会开始小幅下降，因此在一些实施例中是设定透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值是小于等于3V并且大于等于2V的任意一个电压值。在一些实施例中，透明导电层230的电压与共同电极273之间的电压差绝对值优选是设定在小于等于2.9V并且大于等于2V的任意一个电压值，以将对比度设定在优选范围内。在一些实施例中，透明导电层230与共同电极273的电压差绝对值可设定在2V，以将对比度最大化。
图8A与图8B是根据一实施例绘示透明导电层230与共同电极273之间的电压差改变时显示面板的穿透率曲线图。图8A所绘示的是正性液晶显示面板的穿透率曲线图，图8B所绘示的是负性液晶显示面板的穿透率曲线图，横轴是像素电极272与共同电极273之间的电压差，纵轴为穿透率。各曲线代表的电压是透明导电层230与共同电极273之间的电压差。为了清楚起见，图8A与图8B并没有绘示所有的数据。图8A中完整的数据如图8C及图8D所示，其中第一行代表透明导电层230与共同电极273之间的电压差，而第一列代表像素电极272与共同电极273之间的电压差，其余的数字代表穿透率。此外，图8B中完整的数据如图8E所示，其绘制方式如同图8C及图8D。在图8A中，曲线801与曲线802分别代表透明导电层230与共同电极273之间的电压差为2.4V与1.7V的穿透率曲线。曲线801及曲线802虽然很接近，然而如图7A与图7B所示，由于透明导电层230与共同电极273之间的电压差为2.4V时对比度会下降，因此以穿透率与对比度整体考量，透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值为1.7V的显示面板会比透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值为2.4V的显示面板具有更佳的视效。图8B分别绘示透明导电层230与共同电极273之间的电压差为0V、1V、2V、3V、4V及5V的穿透率曲线，其中曲线811代表2V的电压。如图8B及图8E所示，透明导电层230与共同电极273之间不同电压差的穿透率曲线都很接近，对应图7C及图7D中透明导电层230与共同电极273之间不同电压差的对比度都极高，因此相较于正性液晶显示面板，负性液晶显示面板的透明导电层230与共同电极273之间的压差选择可更具有弹性，以获得最佳化的显示面板视效。
因为显示面板的视效是由对比度与穿透率决定，而透明导电层230的电压供给线路需依据透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值来设计，因此本领域具有通常知识者当可根据图7A至图7D及图8C至图8E的内容而设定透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值在一个适当的特定范围内。举例来说，可设定透明导电层220与共同电极273之间的电压差绝对值大于等于x并小于等于y，其中x与y为实数，x小于等于y。根据上述的讨论，对于正性液晶显示面板，因为透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值大于2.3V时，显示面板的对比度会明显开始下降，而透明导电层230与共同电极273之间的电压差在0～2.3V间时，对比度均维持在1200以上。因此对于正性液晶显示面板，实数x可为0、1、1.4、1.7、或介于0至1.7之间的任意实数(例如图7A所示的0、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6或1.7)，实数y可为1.7、2.3、或介于1.7至2.3之间任意的实数(例如图7A所示的1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2或2.3)。对于负性液晶显示面板，当透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值为0V～5V时，显示面板的对比度都在1350以上。当透明导电层230与共同电极273之间的电压差大于4V或是小于1V时，显示面板的对比度会有明显的下降。当透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值大于3V或是小于2V时，显示面板的对比度会开始小幅下降。因此对于负性液晶显示面板，实数x可为0、1、2、或介于0至2之间的任意实数；实数y可为2、2.3、3、4、或介于2至5之间的任意实数(例如图7C所示的2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、4或5)。因为透明导电层230的电压供给线路需依据透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值来设计，因此本领域具有通常知识者当可依据液晶种类、穿透率、对比度以及电压供给线路的设计而在上述范围内取一电压值设定为透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值。
图9A与图9B是根据一实施例绘示在不同帧期间像素电极272、共同电极273与透明导电层230电压的波形图。在此实施例中显示面板具有帧期间N～(N+5)，其中N为任意一个正整数，在相邻的帧期间切换的时候液晶分子会做极性反转。具体来说，像素电极272的电压具有波形910，波形910的范围是介于-5V至5V。需说明的是，在图9A中仅波形910仅绘示在各个帧期间的像素电极272的最大绝对值电压，也就是亮态时的像素电极272的电压，但实际上像素电极272的电压在帧期间N、(N+2)以及(N+4)为0～5V间，而在帧期间(N+1)、(N+3)以及(N+5)则为0～-5V间。共同电极273的电压具有波形920，波形920是固定在0V。在帧期间N、(N+2)以及(N+4)，像素电极272的电压是大于等于共同电极273的电压。在帧期间(N+1)、(N+3)以及(N+5)，像素电极272的电压是小于等于共同电极273的电压。
在图9A的实施例中，透明导电层230上的电压具有波形930，波形930与波形920重叠，也就是说透明导电层230与共同电极273具有相同的电压，也就是透明导电层230与共同电极273的电压差为0V。然而，在图9B的实施例中，透明导电层230的电压具有波形940，波形940与波形920之间的电压差绝对值为X伏特。由于极性反转的缘故，透明导电层230与共同电极273之间的电压差的正负号也会不断改变。具体来说，在帧期间N、(N+2)以及(N+4)，透明导电层230的电压是大于等于共同电极273上的电压；在帧期间(N+1)、(N+3)以及(N+5)，透明导电层230的电压是小于等于共同电极273上的电压。换言之，在图9B的实施例中，共同电极273的电压是直流(DC)型式，但透明导电层230的电压是交流(AC)型式。举例来说，如上所述，若是使用正性液晶，透明导电层230与共同电极273间的电压差绝对值优选为1.7V，而若是使用负性液晶，透明导电层230与共同电极273间的电压差绝对值优选为2V，因此在帧期间N、(N+2)以及(N+4)，正性液晶或负性液晶显示面板的波形940可分别设定为1.7V或2V，而在帧期间(N+1)、(N+3)以及(N+5)，正性液晶或负性液晶显示面板的波形940可分别设定为-1.7V或-2V，也就是X是等于1.7或2。但波形940的振幅不以此为限，也就是所属技术领域中具有通常知识者可自行依据液晶型态(正性液晶或负性液晶)、对比度与穿透度的考量而得到优选的透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值，并据以设计波形940。
在图9A及图9B的实施例中，共同电极273的电压皆为固定电压，也就是直流型式。图9A的实施例是透明导电层230的电压与共同电极273的电压相同，也就是透明导电层230的电压与共同电极273皆为固定电压的直流型式，而图9B的实施例是透明导电层230的电压与共同电极273的电压不同，并且因为液晶分子在不同帧期间需极性反转，因此透明导电层230的电压在不同帧期间需变化，也就是透明导电层230的电压为交流型式。
接下来请参照图9C，图9C是根据另一实施例绘示在不同帧期间像素电极272、共同电极273与透明导电层230电压的波形图。像素电极272的电压具有波形960，共同电极273的电压具有波形970，而透明导电层230的电压具有波形980。与图9A与图9B不同的是，图9A与图9B的共同电极电压是固定值，也就是共同电极直流电压驱动，而图9C的共同电极电压则是随着时间改变，也就是共同电极的电压是交流型式(又称为共同电极电压调变驱动)。借由调变共同电极273的电压，可降低像素电极272的电压范围，因此可降低源极躯动器(source driver)的制作成本。如图9C所示，共同电极273的电压波形970的振幅在不同帧期间分别为0V及5V，而像素电极272的电压波形960的范围是介于0V至5V。
在帧期间N、(N+2)以及(N+4)，透明导电层230的电压(波形980)是大于等于共同电极273的电压(波形970)；在帧期间(N+1)、(N+3)以及(N+5)，透明导电层230的电压(波形980)是小于等于共同电极273的电压(波形970)。换言之，在图9C的实施例中，共同电极273的电压是与透明导电层230的电压是交流(AC)型式。举例来说，如上所述，若是使用正性液晶，透明导电层230与共同电极273间的电压差绝对值优选为1.7V，而若是使用负性液晶，透明导电层230与共同电极273间的电压差绝对值优选为2V，因此在帧期间N、(N+2)以及(N+4)，正性液晶或负性液晶显示面板的波形980可分别设定为1.7V或2V，而在帧期间(N+1)、(N+3)以及(N+5)，正性液晶或负性液晶显示面板的波形980可分别设定为3.3V或3V，也就是X是等于1.7或2。同样地，波形980的振幅不以此为限，也就是所属技术领域中具有通常知识者可自行依据液晶型态(正性液晶或负性液晶)、对比度与穿透度的考量而得到优选的透明导电层230与共同电极273之间的电压差绝对值，并据以设计波形980。
需说明的是，图9A与图9B的实施例中像素电极272的电压范围是介于-5V至5V，共同电极273的电压是固定在0V。但本发明不以此为限，在其他实施例中，也可以将共同电极273的电压设定在Y伏特，其中Y不等于0，像素电极272的电压范围则是介于(-5+Y)伏特至(5+Y)伏特，而透明导电层230的电压是固定在Y伏特(类似图9A)，或是透明导电层230与共同电极273的电压差绝对值是一固定电压值(类似图9B)。也就是当图9A或图9B中的共同电极273的电压波形920往上或往下平移Y伏特时，像素电极272的电压波形910同步往上或往下平移Y伏特，透明导电层230的波形930或940也同步往上或往下平移Y伏特。
同样地，在图9C的实施例中，当共同电极273的电压波形970往上或往下平移Y伏特时，像素电极272的电压波形960同步往上或往下平移Y伏特，透明导电层230的波形980也同步往上或往下平移Y伏特。举例来说，假如透明导电层230与共同电极273间的电压差绝对值为1.7V，当共同电极273的电压波形970往上平移1V时，也就是在帧期间N、(N+2)以及(N+4)，共同电极273的电压是1V，在帧期间(N+1)、(N+3)以及(N+5)，共同电极273的电压是6V。因此像素电极272的电压波形960同步往上平移1V，透明导电层230的波形980也同步往上平移1V，也就是在帧期间N、(N+2)以及(N+4)，像素电极272的最大电压值为6V，透明导电层230的电压是2.7V，在帧期间(N+1)、(N+3)以及(N+5)，像素电极272的最小电压值为1V，透明导电层230的电压是4.3V。
此外，在图9A、图9B与图9C的实施例中像素电极272的与共同电极273间的电压差范围是介于-5V至5V，但本发明不以此为限，在其他实施例中，像素电极272与共同电极273间的电压差范围也可以是介于-Z伏特至Z伏特，其中Z不等于5。
值得注意的是，虽然在图7A至图8E实施例中的显示面板是图2C的结构，但图2B/图2D与图2C的差别仅在于彩色滤光层241/黑色矩阵层242、透明导电层230与覆盖层250堆叠于第二基板220的顺序不同，因此图7A至图8E实施例所得到的可获得优选对比度与穿透率的透明导电层230与共同电极273间的优选压差范围同样可应用于图2B及图2D的结构，在此不在赘述。
此外，虽然图7A至图8E实施例中的显示面板结构是图2C的横向电场式显示面板，也就是像素电极272是在共同电极273下方，并且像素电极272为板状结构而共同电极273具有缝隙273s，但图7A至图8E实施例所得到的透明导电层230与共同电极273间的优选压差范围同样可应用于其他横向电场式显示面板。举例来说，请参照图10A与图10B，图10A是根据另一实施例绘示显示面板的像素结构俯视图，图10B是显示面板对应切线II-II’的剖面图。值得注意的是，图10B并未绘示第二基板、透明导电层、彩色滤光层、黑色矩阵层与覆盖层，所属领域具有通常知识者可将图2B至图2D中的第二基板、透明导电层、彩色滤光层、黑色矩阵层与覆盖层的配置方式应用于图10B的剖面结构中。图10A与图2A的不同处在于图10A的像素电极272还具有多个缝隙272s，并且像素电极272的缝隙272s与共同电极273的缝隙273s交错设置。接下来请参照图10C，图10C与图2B的差别在于在图2B的实施例中，像素电极272是在共同电极273下方(也就是共同电极273至第一基板210的距离大于像素电极272至第一基板210的距离)，且共同电极273具有缝隙273s，而在图10C的实施例中，像素电极272是在共同电极273上方(也就是像素电极272至第一基板210的距离大于共同电极273至第一基板210的距离)，且像素电极272具有缝隙272s，而共同电极273为板状结构。在图10C的结构中，共同电极273形成于绝缘层291上并且共同电极273与像素电极272间夹置绝缘层292。接着请参照图10D，图10D与图10B的差别在于在图10B的实施例中，像素电极272是在共同电极273下方，且像素电极272与共同电极273具有彼此交错设置的缝隙272s、273s，在图10D的实施例中，像素电极272是在共同电极273上方，且像素电极272与共同电极273分别具有彼此交错设置的缝隙272s、273s。接下来请参照图10E与图10F，图10E是现有的IPS显示面板的像素结构俯视图，图10F是显示面板对应切线III-III’的剖面图。如图10E与图10F所示，像素电极372与共同电极373形成于绝缘层293的同一表面上(也就是像素电极372至第一基板210的距离等于共同电极373至第一基板210的距离)，像素电极372与共同电极373的材料为透明导电材料，并且像素电极372与共同电极373分别包含多个指状电极，且像素电极372的指状电极与共同电极373的指状电极彼此交错。同样地，图10C、图10D及图10F并未绘示第二基板、透明导电层、彩色滤光层、黑色矩阵层与覆盖层，所属领域具有通常知识者可将图2B至图2D中的第二基板、透明导电层、彩色滤光层、黑色矩阵层与覆盖层的配置方式应用于图10C、图10D及图10F的剖面结构中。图7A至图8E实施例所得到的透明导电层230与共同电极273间的优选压差范围同样可应用于上述图10A至图10F例示的横向电场式显示面板。
在本发明实施例提出的显示面板中，是将透明导电层设置在第二基板(彩色滤光基板)与液晶层间，以节省显示面板的制作成本，同时可维持屏蔽电磁波与静电的功能，并且通过控制此透明导电层的电压在特定范围内，可以让显示面板有较好的对比度与穿透率。
虽然本发明已经以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括：
第一基板；
第二基板，其与所述第一基板相对设置；
多个像素结构，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间，其中每个像素结构包括薄膜晶体管、像素电极与共同电极；
液晶层，其设置于所述多个像素结构与所述第二基板之间；以及
透明导电层，其设置于所述第二基板与所述液晶层之间，
其中在一帧期间，所述像素电极的电压是大于或等于所述共同电极的电压，并且所述透明导电层的电压是大于所述共同电极的电压；以及
在相邻所述帧期间的另一帧期间，所述像素电极上的电压小于或等于所述共同电极的电压，并且所述透明导电层的电压小于所述共同电极的电压，
其中，当所述液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，所述透明导电层与所述共同电极之间的电压差绝对值小于等于2.3伏特；或者
当所述液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，所述透明导电层与所述共同电极之间的电压差绝对值小于等于5伏特。
2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，当所述液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，所述透明导电层与所述共同电极之间的所述电压差绝对值小于等于2.3伏特并且大于等于1伏特。
3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，当所述液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，所述透明导电层与所述共同电极之间的所述电压差绝对值小于等于2伏特并且大于等于1.4伏特。
4.如权利要求3所述的显示面板，其特征在于，当所述液晶层中的液晶分子为正性液晶分子时，所述透明导电层与所述共同电极之间的所述电压差绝对值等于1.7伏特。
5.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，当所述液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，所述透明导电层与所述共同电极之间的所述电压差绝对值小于等于4伏特并且大于等于1伏特。
6.如权利要求5所述的显示面板，其特征在于，当所述液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，所述透明导电层与所述共同电极之间的所述电压差绝对值小于等于3伏特并且大于等于2伏特。
7.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，当所述液晶层中的液晶分子为负性液晶分子时，所述透明导电层与所述共同电极之间的所述电压差绝对值等于2伏特。
8.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述共同电极与所述第一基板间的距离大于所述像素电极与所述第一基板间的距离，所述共同电极与所述像素电极间具有绝缘层，并且所述共同电极包含多个缝隙。
9.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述像素电极与所述第一基板间的距离大于所述共同电极与所述第一基板间的距离，所述共同电极与所述像素电极间具有绝缘层，并且所述像素电极包含多个缝隙。
10.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述像素电极与所述第一基板间的距离等于所述共同电极与所述第一基板间的距离，所述共同电极与所述像素电极分别包含多个指状电极，并且所述共同电极的所述多个指状电极与所述像素电极的所述多个指状电极是彼此交错设置。
11.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括：
黑色矩阵层，其设置于所述第二基板与所述液晶层之间，其中所述透明导电层设置于所述第二基板与所述黑色矩阵层之间。
12.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括：
黑色矩阵层，其设置于所述第二基板与所述液晶层之间；以及
覆盖层，其设置于所述黑色矩阵层与所述液晶层之间，其中所述透明导电层设置于所述黑色矩阵层与所述覆盖层之间。
13.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述共同电极的电压是直流型式，所述透明导电层的电压是交流型式。
14.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述共同电极与所述透明导电层的电压是交流型式。
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