CN111090198A - 像素结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素结构，包括位于基板上的开关元件、第一电极以及第二电极。第一电极包括第一至第三主干部以及第一分支部至第四分支部。第三主干部位于第一与第二主干部之间。第一分支部连接第一主干部。第二与第三分支部连接第三主干部。第四分支部连接第二主干部。第二电极包括第四与第五主干部以及第五至第八分支部。第四主干部重叠于第一与第二分支部之间的间隙。第五主干部重叠于第三与第四分支部之间的间隙。第五与第六分支部连接第四主干部。第七与第八分支部连接第五主干部。

Description

像素结构
技术领域
本发明是有关于一种像素结构，且特别是有关于一种包括第一电极与第二电极的像素结构。
背景技术
随着科技进展，扩增实境(Augmented Reality，AR)、虚拟实境(Virtual Reality，VR)等技术逐渐成熟，在可预见的将来，扩增实境与虚拟实境等技术将普遍应用于人类生活，例如应用于教育、物流、医疗和军事等领域。
目前，扩增实境与虚拟实境主要以头带式显示装置(Head-mounted Display)来实现。为了增进使用者于扩增实境或虚拟实境中沈浸感，显示装置所显示出来的画面必须要足够真实。因此，显示装置的液晶反应时间(Response time)就格外重要。
发明内容
本发明提供一种像素结构，可以缩短显示装置的液晶反应时间。
本发明的至少一实施例提供一种像素结构。像素结构包括基板、开关元件、第一电极以及第二电极。开关元件位于基板上。第一电极与第二电极中的其中一者为电性连接至开关元件的像素电极，另一者为共用电极。第一电极包括第一主干部、第二主干部、第三主干部、多个第一分支部、多个第二分支部、多个第三分支部以及多个第四分支部。第三主干部位于第一主干部与第二主干部之间。多个第一分支部连接第一主干部，且自第一主干部朝向第三主干部延伸。多个第二分支部连接第三主干部，且自第三主干部朝向第一主干部延伸，其中各第一分支部的顶端朝向对应的一个第二分支部的顶端，且第一分支部与第二分支部之间具有间隙。多个第三分支部连接第三主干部，且自第三主干部朝向第二主干部延伸。多个第四分支部连接第二主干部，且自第二主干部朝向第三主干部延伸，其中各第四分支部的顶端朝向对应的一个第三分支部的顶端，且第四分支部与第三分支部之间具有间隙。第二电极包括第四主干部、第五主干部、多个第五分支部、多个第六分支部、多个第七分支部以及多个第八分支部。第四主干部重叠于第一分支部与第二分支部之间的间隙。第五主干部重叠于第三分支部与第四分支部之间的间隙。第五分支部连接第四主干部，且自第四主干部朝向第一主干部延伸，其中各第五分支部位于对应的两个第一分支部之间。多个第六分支部连接第四主干部，且自第四主干部朝向第三主干部延伸，其中各第六分支部位于对应的两个第二分支部之间。多个第七分支部连接第五主干部，且自第五主干部朝向第三主干部延伸，其中各第七分支部位于对应的两个第三分支部之间。多个第八分支部连接第五主干部，且自第五主干部朝向第二主干部延伸，其中各第八分支部位于对应的两个第四分支部之间。
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1A是依照本发明的一实施例的一种像素结构的上视示意图。
图1B是依照本发明的一实施例的一种第二电极的上视示意图。
图1C是依照本发明的一实施例的一种第一电极的上视示意图。
图2是依照本发明的一实施例的一种像素结构的亮区与暗区的示意图。
图3A是依照本发明的一实施例的一种像素结构的上视示意图。
图3B是依照本发明的一实施例的一种开关元件、扫描线、数据线、第一遮光元件以及第二遮光元件的上视示意图。
图4是依照本发明的一实施例的一种像素结构的亮区与暗区的示意图。
其中，附图标记：
10、10a：像素结构
100：基板
200：开关元件
210：通道层
220：栅极
230：源极
240：漏极
300：第一电极
310：第一主干部
310B：第一分支部
320：第二主干部
320A：第四分支部
330：第三主干部
330A：第二分支部
330B：第三分支部
340：第一边框部
400：第二电极
410：第四主干部
410A：第五分支部
410B：第六分支部
420：第五主干部
420A：第七分支部
420B：第八分支部
430：第六主干部
440：第二边框部
D1：第一延伸方向
D2：第二延伸方向
DL：数据线
G1、G2：间隙
H1、H2、H3：开口
O：开孔
S1：第一遮光元件
S2：第二遮光元件
SL：扫描线
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解的是，这些实务上的细节不应用被以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有的结构与元件在图式中将省略或以简单示意的方式为之。
在整个说明书中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。本文所使用的“连接”指两元件之间没有一个或多个居间元件，即“直接连接”。“电性连接”指两元件之间可为“直接连接”或“间接连接”，即两元件之间可具有一个或多个居间元件。
应当理解，尽管术语“第一”与“第二”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。
本文使用的术语仅仅是为了描述本发明特定的实施例，而不是用来限制本发明。举例来说，本文使用的“一”、“一个”和“该”并非限制元件为单数形式或复数形式。本文使用的“或”表示“及/或”。如本文所使用的，术语“及/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”或“包含”指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、部件及/或其组合的存在或添加。
此外，诸如“下”或“底部”和“上”或“顶部”的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的“上”侧。因此，示例性术语“下”可以包括“下”和“上”的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件“下”或“下方”的元件将被定向为在其它元件“上方”。因此，示例性术语“下”或“下方”可以包括上方和下方的取向。
本文使用的“约”或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的“约”或“实质上”可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。
图1A是依照本发明的一实施例的一种像素结构的上视示意图。图1B是依照本发明的一实施例的一种第二电极的上视示意图。图1C是依照本发明的一实施例的一种第一电极的上视示意图。图2是依照本发明的一实施例的一种像素结构的亮区与暗区的示意图。
请参考图1A、图1B以及图1C，像素结构10包括基板100、开关元件200、第一电极300以及第二电极400。
基板100的材质可为玻璃、石英、有机聚合物或不透光/反射材料(例如：导电材料、金属、晶圆、陶瓷或其它可适用的材料)或是其它可适用的材料。若使用导电材料或金属时，则在基板100上覆盖一层绝缘层(未绘示)，以避免短路问题。
开关元件200位于基板100上。开关元件200包括通道层210、栅极220、源极230与漏极240。栅极220电性连接至扫描线SL。栅极220重叠于通道层210，且栅极220与通道层210之间夹有栅绝缘层(未绘出)。第一绝缘层(未绘出)覆盖栅极220，且第一绝缘层(未绘示)位于扫描线SL与数据线DL之间。源极230与漏极240位于第一绝缘层(未绘示)上，且分别通过开口H1、H2而电性连接至通道层210。开口H1、H2至少贯穿第一绝缘层(未绘示)，在本实施例中，开口H1、H2贯穿栅绝缘层(未绘示)与第一绝缘层(未绘示)。源极230电性连接至数据线DL。
虽然在本实施例中，开关元件200是以顶部栅极型的薄膜晶体管为例，但本发明不以此为限。在其他实施例中，开关元件200也可以是底部栅极型(例如:栅极220位于通道层210之下，且栅极220与通道层210之间夹设有栅绝缘层(未绘示)，其余绝缘层依薄膜晶体管的类型加以变更)或其他类型的薄膜晶体管。
第二绝缘层(未绘出)位于开关元件200上，第一电极300与第二电极400位于第二绝缘层(未绘示)上。在本实施例中，第一电极300与第二电极400之间还夹有第三绝缘层(未绘出)。
第一电极300与第二电极400中的其中一者为电性连接至开关元件200的像素电极，另一者为共用电极。在本实施例中，第一电极300为像素电极，其中第一电极300通过开口H3而电性连接至开关元件200的漏极240。开口H3穿过第二绝缘层以及第三绝缘层，且第二电极400具有对应于开口H3的开孔O。在本实施例中，第二电极400为共用电极。在其他实施例中，第二电极400为电性连接至开关元件200的像素电极，而第一电极300为共用电极。
第一电极300包括第一主干部310、第二主干部320、第三主干部330、多个第一分支部310B、多个第二分支部330A、多个第三分支部330B以及多个第四分支部320A。第三主干部330位于第一主干部310与第二主干部320之间。在本实施例中，第一电极300还包括多个第一边框部340。每个第一边框部340连接第一主干部310、第二主干部320以及第三主干部330。
在本实施例中，第一主干部310、第二主干部320以及第三主干部330实质上沿着第一延伸方向D1延伸，且多个第一分支部310B、多个第二分支部330A、多个第三分支部330B以及多个第四分支部320A实质上沿着第二延伸方向D2延伸。在本实施例中，数据线DL实质上沿着第一延伸方向D1延伸，且扫描线SL实质上沿着第二延伸方向D2延伸，但本发明不以此为限。
多个第一分支部310B连接第一主干部310，且自第一主干部310朝向第三主干部330延伸。在本实施例中，第一分支部310B的宽度随着远离第一主干部310而减少，但本发明不以此为限。多个第一分支部310B与第一主干部310构成梳状。
多个第二分支部330A连接第三主干部330的一侧，且自第三主干部330朝向第一主干部310延伸，其中各第一分支部310B的顶端朝向对应的一个第二分支部330A的顶端，且第一分支部310B与第二分支部330A之间具有间隙G1。多个第三分支部330B连接第三主干部330的另一侧，且自第三主干部330朝向第二主干部320延伸。在本实施例中，第二分支部330A的宽度与第三分支部330B的宽度随着远离第三主干部330而减少，但本发明不以此为限。多个第二分支部330A及多个第三分支部330B分别与第三主干部330构成梳状。换言之，每个第二分支部330A及每个第三分支部330B与第三主干部330可基本上构成类十字状。
多个第四分支部320A连接第二主干部320，且自第二主干部320朝向第三主干部330延伸，其中各第四分支部320A的顶端朝向对应的一个第三分支部330B的顶端，且第四分支部320A与第三分支部330B之间具有间隙G2。在本实施例中，第四分支部320A的宽度随着远离第二主干部320而减少，但本发明不以此为限。多个第四分支部320A与第二主干部320构成梳状。
第二电极400包括第四主干部410、第五主干部420、多个第五分支部410A、多个第六分支部410B、多个第七分支部420A以及多个第八分支部420B。第一电极300与第二电极400重叠的部分可以增加像素结构10中的储存电容。
第四主干部410重叠于第一分支部310B与第二分支部330A之间的间隙G1。第五主干部420重叠于第三分支部330B与第四分支部320A之间的间隙G2。在本实施例中，第二电极400还包括第六主干部430以及第二边框部440。第六主干部430位于第四主干部410与第五主干部420之间。在本实施例中，第六主干部430重叠于第三主干部330。第二边框部440位于第四主干部410、第五主干部420、第六主干部430、第五分支部410A、第六分支部410B、第七分支部420A以及第八分支部420B的外侧。第二边框部440连接第四主干部410、第五主干部420以及第六主干部430。
在本实施例中，第四主干部410、第五主干部420以及第六主干部430实质上沿着第一延伸方向D1延伸，且多个第五分支部410A、多个第六分支部410B、多个第七分支部420A以及多个第八分支部420B实质上沿着第二延伸方向D2延伸。
第五分支部410A连接第四主干部410的一侧。于垂直投影于基板100上，第五分支部410A自第四主干部410朝向第一主干部310延伸，其中于垂直投影于基板100上，各第五分支部410A位于对应的两个第一分支部310B之间。在本实施例中，第五分支部410A的二端分别连接第四主干部410与第二边框部440。多个第六分支部410B连接第四主干部410的另一侧。于垂直投影于基板100上，第六分支部410B自第四主干部410朝向第三主干部330延伸，其中于垂直投影于基板100上，各第六分支部410B位于对应的两个第二分支部330A之间。在本实施例中，第六分支部410B的二端分别连接第四主干部410与第六主干430。在本实施例中，第五分支部410A的宽度以及第六分支部410B的宽度随着远离第四主干部410而减少，但本发明不以此为限。
多个第七分支部420A连接第五主干部420的一侧。于垂直投影于基板100上，第七分支部420A自第五主干部420朝向第三主干部330延伸，其中于垂直投影于基板100上，各第七分支部420A位于对应的两个第三分支部330B之间。在本实施例中，第七分支部420A的二端分别连接第五主干部420与第六主干430。换言之，第六分支部410B的另一侧与第七分支部420A的另一侧分别连接第六主干部430的两侧。多个第八分支部420B连接第五主干部420的另一侧。于垂直投影于基板100上，第八分支部420B自第五主干部420朝向第二主干部320延伸，其中于垂直投影于基板100上，各第八分支部420B位于对应的两个第四分支部320A之间。在本实施例中，第八分支部420B的二端分别连接第五主干部420与第二边框部440。在本实施例中，第七分支部420A的宽度以及第八分支部420B的宽度随着远离第五主干部420而减少，但本发明不以此为限。换言之，第二电极400的第四主干部410、第五主干部420、第六主干部430、多个第五分支部410A、多个第六分支部410B、多个第七分支部420A以及多个第八分支部420B基本上构成格状。
依据前述实施例，当对第一电极300与第二电极400施加不同电压时，像素结构10上的液晶(未绘出)会被电场转动，并出现光线能通过的亮区(例如:白色至灰色)与光线难以通过的暗区(例如:黑色，如图2所示)。藉由间隙G1与间隙G2的设置，像素结构10上的亮区与暗区可以被明显的区分，使液晶反应时间缩短。
在本实施例中，第一电极300与第二电极400皆为透明导电材料，例如铟锡氧化物或其他导电材料，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一电极300与第二电极400中的其中一者为透明导电材料，且另一者为不透明导电材料。举例来说，第二电极400为不透明的导电材料，前述不透明的导电材料包括例如:钼，且第二电极400的厚度例如:约为500埃至1000埃。在其他实施例中，第一电极300与第二电极400的导电率不同，举例来说，第二电极400的导电率大于第一电极300的导电率。
藉由选用不透明的材料作为第二电极400，可以进一步使像素结构10上的亮区与暗区可以有明显的分区，并缩短液晶反应时间。
在一些实施例中，像素结构10还包括黑色矩阵(Black matrix，未绘示)，黑色矩阵覆盖扫描线SL、数据线DL、开关元件200、第一电极300的第一边框部340以及第二电极400的第二边框部440，但本发明不以此为限。
图3A是依照本发明的一实施例的一种像素结构的上视示意图。图3B是依照本发明的一实施例的一种开关元件、扫描线、数据线、第一遮光元件以及第二遮光元件的上视示意图。图4是依照本发明的一实施例的一种像素结构的亮区与暗区的示意图。
在此必须说明的是，图3A和图3B的实施例沿用图1A至图1C的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图3A的像素结构10a与图1A的像素结构10的主要差异在于：图3A的像素结构10a更包括多个第一遮光元件S1以及多个第二遮光元件S2。
请参考图1B、图1C、图3A与图3B，像素结构10a包括基板100、开关元件200、第一电极300、第二电极400、第一遮光元件S1以及第二遮光元件S2。第二遮光元件S2交错(例如:垂直)于第一遮光元件S1。在本实施例中，第一遮光元件S1实质上沿着第一延伸方向D1延伸，且第二遮光元件S2实质上沿着第二延伸方向D2延伸。
第一遮光元件S1重叠于第一电极300与第二电极400。在本实施例中，第一遮光元件S1重叠于第三主干部330、第四主干部410、第五主干部420以及第六主干部430。
第二遮光元件S2重叠于第一电极300与第二电极400。在本实施例中，第二遮光元件S2重叠于第一分支部310B、第二分支部330A、第三分支部330B、第四分支部320A、第五分支部410A、第六分支部410B、第七分支部420A以及第八分支部420B。于部分实施例中，部分的第二遮光元件S2会与部分的第四主干410重叠。于其它实施例中，第二遮光元件S2的一端会与部分第二边框部440及部分第一主干部重叠，且第二遮光元件S2的另一端会与另一部分第二边框部440及第二主干部320重叠。
在本实施例中。第一遮光元件S1与第二遮光元件S2属于不同的导电膜层。换句话说，第一遮光元件S1与第二遮光元件S2彼此分开而互不相连。举例来说，第一遮光元件S1与数据线DL具有相同的材料及厚度，且属于同一导电膜层，因此，第一遮光元件S1与数据线DL可以藉由同一道图案化制程形成。第二遮光元件S2与扫描线SL具有相同的材料及厚度，且属于同一导电膜层，因此，第二遮光元件S2与扫描线SL可以藉由同一道图案化制程形成。基于前述，不需要额外的制程就能形成第一遮光元件S1与第二遮光元件S2，能减少显示装置的制造成本。于其它实施例中，第一遮光元件S1及第二遮光元件S2可与扫描线SL及数据线DL其中一者的同一道图案化制程形成。
在本实施例中，第一遮光元件S1与第二遮光元件S2的材料包括金属。
由于第一遮光元件S1与第二遮光元件S2属于不同的导电膜层，第一遮光元件S1与第二遮光元件S2之间的夹角较为垂直，因此，减少了第一遮光元件S1与第二遮光元件S2对像素结构10a的穿透率造成的影响。虽然在本实施例中，以第一遮光元件S1与第二遮光元件S2属于不同的导电膜层为例，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一遮光元件S1与第二遮光元件S2属于相同的导电膜层，举例来说，通道层210与基板100之间夹有遮光层(未绘出)，而第一遮光元件S1、第二遮光元件S2与遮光层属于相同的导电膜层。在一些实施例中，第一遮光元件S1、第二遮光元件S2与遮光层的材料包括例如:钼，且厚度例如:约为500埃至700埃，因此，能改善第一遮光元件S1与第二遮光元件S2因为过厚导致边缘出现锥角(taperangle)的问题。
藉由第一遮光元件S1与第二遮光元件S2的设置，像素结构10a上的亮区与暗区可以有更明显的分区(如图4所示)，使液晶反应时间更加缩短。
虽然在本实施例中，以像素结构10a同时包括第一遮光元件S1与第二遮光元件S2，但本发明不以此为限。在其他实施例中，像素结构10a依遮光需求而包括第一遮光元件S1与第二遮光元件S2中的一者，换句话说，并未限定第一遮光元件S1与第二遮光元件S2必需同时并存。
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 (15)

1.一种像素结构，其特征在于，包括：
一基板；
一开关元件，位于该基板上；
一第一电极，包括：
一第一主干部、一第二主干部以及位于该第一主干部与该第二主干部之间的一第三主干部；
多个第一分支部，连接该第一主干部，且自该第一主干部朝向该第三主干部延伸；
多个第二分支部，连接该第三主干部，且自该第三主干部朝向该第一主干部延伸，其中各该第一分支部的顶端朝向对应的一个第二分支部的顶端，且该些第一分支部与该些第二分支部之间具有间隙；
多个第三分支部，连接该第三主干部，且自该第三主干部朝向该第二主干部延伸；以及
多个第四分支部，连接该第二主干部，且自该第二主干部朝向该第三主干部延伸，其中各该第四分支部的顶端朝向对应的一个第三分支部的顶端，且该些第四分支部与该些第三分支部之间具有间隙；以及
一第二电极，其中该第一电极与该第二电极中的其中一者为电性连接至该开关元件的像素电极，另一者为共用电极，且该第二电极包括：
一第四主干部，重叠于该些第一分支部与该些第二分支部之间的该间隙；
一第五主干部，重叠于该些第三分支部与该些第四分支部之间的该间隙；
多个第五分支部，连接该第四主干部，且自该第四主干部朝向该第一主干部延伸，其中各该第五分支部位于对应的两个第一分支部之间；
多个第六分支部，连接该第四主干部，且自该第四主干部朝向该第三主干部延伸，其中各该第六分支部位于对应的两个第二分支部之间；
多个第七分支部，连接该第五主干部，且自该第五主干部朝向该第三主干部延伸，其中各该第七分支部位于对应的两个第三分支部之间；以及
多个第八分支部，连接该第五主干部，且自该第五主干部朝向该第二主干部延伸，其中各该第八分支部位于对应的两个第四分支部之间。
2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第二电极更包括：
一第六主干部，位于该第四主干部与该第五主干部之间，其中该些第六分支部与该些七分支部分别连接该第六主干部的两侧。
3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一电极更包括：
一第一边框部，连接该第一主干部、该第二主干部以及该第三主干部。
4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第二电极更包括：
一第二边框部，位于该第四主干部、该第五主干部、该些第五分支部、该些第六分支部、该些第七分支部以及该些第八分支部的外侧，且连接该第四主干部与该第五主干部。
5.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一电极为电性连接至该开关元件的该像素电极，且该第二电极为该共用电极。
6.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包括：
多个第一遮光元件，重叠于该第一电极与该第二电极；以及
多个第二遮光元件，垂直于该些第一遮光元件，且重叠于该第一电极与该第二电极。
7.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于，该些第一遮光元件与该些第二遮光元件彼此分开而互不相连。
8.如权利要求7所述的像素结构，其特征在于，该些第一遮光元件与该些第二遮光元件属于不同的导电膜层。
9.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于，该些第二遮光元件重叠于该些第一分支部、该些第二分支部、该些第三分支部、该些第四分支部、该些第五分支部、该些第六分支部、该些第七分支部以及该些第八分支部。
10.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于，该些第一遮光元件重叠于该第三主干部、该第四主干部以及该第五主干部。
11.如权利要求6所述的像素结构，其特征在于，该些第一遮光元件与该些第二遮光元件的材料包括金属。
12.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一电极与该第二电极中的其中一者为透明导电材料，且另一者为不透明导电材料。
13.如权利要求12所述的像素结构，其特征在于，该第二电极为该不透明的导电材料，该不透明的导电材料包括钼，且该第二电极的厚度为500埃至1000埃。
14.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一电极与该第二电极的导电率不同。
15.如权利要求14所述的像素结构，其特征在于，该第二电极的导电率大于该第一电极的导电率。
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