CN204009302U - 显示面板与显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种显示面板及显示装置。显示面板包括一第一基板及与第一基板相对而设的一第二基板以及一像素阵列。像素阵列配置于第一基板上，并至少包含一像素，像素具有一第一电极层，第一电极层具有一辅助电极部及与辅助电极部连接的一驱动电极部，驱动电极部具有多个条状电极沿一第一方向间隔设置，辅助电极部的面积为A1，一光线通过像素时，像素具有一发光区域，发光区域的面积为B，其中，A1与B满足以下方程式：0.11×B≤A1≤0.27×B，且A1与B的单位相同。本实用新型提供一种显示面板及显示装置，具有较高穿透率。

Description

显示面板与显示装置

技术领域

本实用新型关于一种显示面板及显示装置，特别关于一种具有较高穿透率(transmittance)的显示面板及显示装置。

背景技术

随着科技的进步，平面显示装置已经广泛的被运用在各种领域，尤其是液晶显示装置，因具有体型轻薄、低功率消耗及无辐射等优越特性，已经渐渐地取代传统阴极射线管显示装置，而应用至许多种类的电子产品中，例如移动电话、可携式多媒体装置、笔记型电脑、液晶电视及液晶屏幕等等。

现有一种液晶显示装置主要包含一液晶显示面板(LCD Panel)以及一背光模组(Backlight Module)，两者相对设置。液晶显示面板包含一彩色滤光基板、一薄膜晶体管基板以及一夹设于两基板之间的液晶层，彩色滤光基板及薄膜晶体管基板与液晶层可形成多数个阵列配置的像素单元。背光模组可发出光线穿过液晶显示面板，并经由液晶显示面板的各像素单元显示色彩而形成一图像。

以相同亮度来说，高穿透率的显示面板就可使显示装置更为省电，因此，各家业者无不努力地提高显示面板的穿透率，以达到省电的目的来提高其产品的竞争力。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种可具有较高穿透率的显示面板及显示装置，以提高产品的竞争力。

为达上述目的，依据本实用新型的一种显示面板包括一第一基板、一第二基板以及一像素阵列。第二基板与第一基板相对而设。像素阵列配置于第一基板与第二基板之间，并至少包含一像素，像素具有一第一电极层，第一电极层具有一辅助电极部及与辅助电极部连接的一驱动电极部，驱动电极部具有多个条状电极沿一第一方向间隔设置，辅助电极部的面积为A1，一光线通过像素时，像素具有一发光区域，发光区域的面积为B，其中，A1与B满足以下方程式：0.11×B≤A1≤0.27×B，且A1与B的单位相同。

为达上述目的，依据本实用新型的一种显示装置包括一显示面板，显示面板具有一第一基板、一第二基板以及一像素阵列。第二基板与第一基板相对而设。像素阵列配置于第一基板与第二基板之间，并至少包含一像素，像素具有一第一电极层，第一电极层具有一辅助电极部及与辅助电极部连接的一驱动电极部，驱动电极部具有多个条状电极沿一第一方向间隔设置，辅助电极部的面积为A1，一光线通过像素时，像素具有一发光区域，发光区域的面积为B，其中，A1与B满足以下方程式：0.11×B≤A1≤0.27×B，且A1与B的单位相同。

在一实施例中，A1与B还满足以下方程式：0.13×B≤A1≤0.25×B。

在一实施例中，发光区域沿该第一方向具有一第一亮度曲线，该发光区域沿一第二方向具有一第二亮度曲线，该发光区域的面积B为该第一亮度曲线沿该第一方向的最大半高宽乘以该第二亮度曲线沿该第二方向的最大半高宽，且该第一方向垂直该第二方向。

在一实施例中，辅助电极部上具有至少一通孔，该第一电极层通过该通孔与一薄膜晶体管电连接。

在一实施例中，驱动电极部还具有一连接电极，该连接电极位于远离该辅助电极部的一侧，并连接这些条状电极。

承上所述，因本实用新型的显示面板及显示装置中，像素的第一电极层的驱动电极部具有多个条状电极沿第一方向间隔设置，而辅助电极部的面积为A1；另外，光线通过像素时，像素的发光区域的面积为B，其中，A1与B满足以下方程式：0.11×B≤A1≤0.27×B。因此，当辅助电极部的面积A1与像素的发光区域的面积B满足以上的方程式时，可使显示面板及显示装置兼顾电性及光学的考量，使得像素的穿透率为最大。因此，本实用新型的显示面板及显示装置可具有较高的穿透率，并可提高产品的竞争力。

附图说明

图1A为本实用新型较佳实施例的一种显示面板的剖视示意图。

图1B为图1A的显示面板的第一电极层的示意图。

图1C为一实施例中，光线通过一像素时，像素的发光区域的示意图。

图1D及图1E分别为像素的发光区域沿一第一方向及一第二方向的亮度分布曲线示意图。

图2为一实施例中，像素的充电误差加上电容耦合电压的和，与辅助电极部的面积与发光区域的面积比的关系示意图。

图3A至图3D分别为本实用新型不同实施态样的第一电极层的示意图。

图4为本实用新型较佳实施例的一种显示装置的示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本实用新型较佳实施例的显示面板及显示装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1A及图1B所示，其中，图1A为本实用新型较佳实施例的一种显示面板1的剖视示意图，而图1B为图1A的显示面板1的第一电极层141的示意图。本实施例的显示面板1例如但不限于为一边缘电场切换(fringe field switching，FFS)式液晶显示面板，或为其他水平驱动式的液晶显示面板。另外，本实施例中，图1A及图1B显示了一第一方向X(水平方向)、一第二方向Y(垂直方向)及一第三方向Z，第一方向X、第二方向Y及第三方向Z实质上两两相互垂直。其中，第一方向X可与扫描线的延伸方向实质上平行，第二方向Y可与数据线的延伸方向实质上平行，而第三方向Z分别为垂直第一方向X与第二方向Y的另一方向。

显示面板1包括一第一基板11、一第二基板12以及一液晶层13。第一基板11与第二基板12相对而设，而液晶层13则夹设于第一基板11与第二基板12之间。其中，第一基板11及第二基板12为透光材质所制成，例如为一玻璃基板、一石英基板或一塑胶基板，并不限定。显示面板1还包括一个像素阵列，像素阵列配置于第一基板11上。其中，像素阵列包含至少一像素(或称次像素，sub-pixel)P，于此以多个像素P为例。这些像素P夹置于第一基板11与第二基板12之间，并配置成矩阵状。另外，本实施例的显示面板1还可包括多个扫描线(图未显示)与多个数据线D，这些扫描线与这些数据线D为交错设置，并且相互垂直而定义出这些像素阵列的区域。

像素P包含一第一电极层141、一绝缘层142及一第二电极层143。在本实施例中，第二电极层143、绝缘层142及第一电极层141由下而上依序设置于第一基板11面向第二基板12的一侧。另外，数据线D设置于第一基板11上，且像素P还可具有另一绝缘层145覆盖于数据线D上，而第二电极层143设置于绝缘层145上。另外，绝缘层142覆盖在第二电极层143上，第一电极层141设置于绝缘层142上，使得第二电极层143可夹置于绝缘层142与绝缘层145之间，避免第二电极层143与数据线D及第一电极层141产生短路。绝缘层142与绝缘层145的材质可例如但不限于包含氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)，或其它绝缘材质。另外，第一电极层141及第二电极层143分别为一透明导电层，且其材料例如但不限于为铟锡氧化物(indium-tin oxide,ITO)或铟锌氧化物(indium-zinc oxide,IZO)。在本实施例中，第一电极层141为一像素电极(pixel electrode)，并与数据线D电连接，而第二电极层143为一共同电极(common electrode)。不过，在其它的实施例中，第一电极层141也可为共同电极，而第二电极层143可为像素电极。

显示面板1还可包括一黑色矩阵BM及一滤光层(图未显示)，黑色矩阵BM设置于第一基板11或第二基板12上，并与数据线D对应设置。黑色矩阵BM为不透光材质，例如为金属或树脂，而金属例如可为铬、氧化铬或氮氧铬化合物。在本实施例中，黑色矩阵BM设置于第二基板12面对第一基板11的一侧，并位于数据线D沿第三方向Z的上方，故俯视显示面板1时，黑色矩阵BM可覆盖数据线D。滤光层(图未显示)设置于第二基板12及黑色矩阵BM面对第一基板11的一侧上，或设置于第一基板11上。由于黑色矩阵BM为不透光材质，因此于第二基板12上可形成不透光的区域，进而界定出可透光的区域。黑色矩阵BM具有多数个遮光区段，且两相邻滤光部之间具有至少一遮光区段。本实施例的黑色矩阵BM与滤光层分别设置于第二基板12上，不过，在其它的实施态样中，黑色矩阵BM或滤光层也可分别设置于第一基板11上，使其成为一BOA(BM on array)基板，或成为一COA(color filteron array)基板，并不限制。另外，显示面板1还可包括一保护层(例如为over-coating，图未显示)，保护层可覆盖黑色矩阵BM及滤光层。其中，保护层的材质可为光阻材料、树脂材料或是无机材料(例如SiOx/SiNx)等，用以保护黑色矩阵BM及滤光层不受后续工艺的影响而被破坏。

另外，如图1B所示，第一电极层141具有一辅助电极部1411及与辅助电极部1411连接的一驱动电极部1412。其中，辅助电极部1411上具有至少一通孔O，且第一电极层141通过通孔O与像素P的一薄膜晶体管(图未显示)电连接。于此，此薄膜晶体管为像素P的驱动晶体管，且当薄膜晶体管被导通时，像素P的灰阶电压会经由薄膜晶体管的源极、漏极输入至第一电极层141。其中，辅助电极部1411的面积以A1表示。

驱动电极部1412具有多个条状电极沿第一方向X间隔设置，并分别连接于辅助电极部1411。在本实施例中，如图1B所示，条状电极的数量为3(以S1、S2、S3表示)，而辅助电极部1411分别连接于3个条状电极S1、S2、S3的一端。这些条状电极S1、S2、S3彼此间隔一距离，并沿着第一方向X平行设置。不过，在不同的实施例中，条状电极也为不同数量，例如二、四、或其它数量。另外，本实施例的驱动电极部1412还具有一连接电极S4，连接电极S4位于远离辅助电极部1411的一侧，并分别连接这些条状电极S1、S2、S3。于此，驱动电极部1412的面积以A2表示。

请分别参照图1B至图1E所示，其中，图1C为一实施例中，光线通过像素P时，像素P的发光区域的示意图，图1D为像素P的发光区域沿第一方向X的亮度分布曲线示意图，而图1E为像素P的发光区域沿第二方向Y的亮度分布曲线图示意图。

如图1C所示，当光线通过像素P时，像素P会有一发光区域(光线可以穿过像素P的区域)。其中，光线通过像素P时，如图1D所示，发光区域沿第一方向X具有一第一亮度曲线C1(亮度已正规化)。另外，如图1E所示，光线通过像素P时，发光区域沿第二方向Y也会具有一第二亮度曲线C2(亮度已正规化)。因此，在本实施例中，发光区域的面积B可定义为：第一亮度曲线C1沿第一方向X的最大半高宽Ax(Full Width at Half Maximum,FWHM，即亮度分布曲线中，一半亮度的宽度值；例如10μm≤Ax≤250μm)，乘以第二亮度曲线C2沿第二方向Y的最大半高宽Ay(一般设计上，Ay≈3Ax；第一方向X垂直第二方向Y)。

承上，当显示面板1的这些扫描线接收一扫描信号时可分别使各扫描线对应的各像素P的薄膜晶体管导通，并将对应每一行像素P的一数据信号通过这些数据线D传送至对应的这些像素电极，使显示面板1可显示画面。在本实施例中，灰阶电压可由各数据线D传送至各像素P的第一电极层141(像素电极)，使第一电极层141与第二电极层143之间形成一电场，以驱使液晶层13的液晶分子于第一方向X与第二方向Y所构成的平面上旋转，进而可调制光线而使显示面板1显示影像。

请再参照图1B所示，对一个像素P的设计来说，驱动电极部1412所占的面积A2若较大时，相对地像素P的发光区域的面积B也会较大(两者具有正比关系)，使得像素P的穿透率也较大。不过，当各像素P的尺寸与薄膜晶体管的设计固定之后，驱动电极部1412的面积A2也被限制住了。因此，为了提高显示面板1的穿透率，可通过提高驱动电极部1412的面积A2并降低辅助电极部1411的面积A1来达成。但是，较小面积的辅助电极部1411除了影响通孔O的设置之外，也会影响像素P的电性，例如较小面积的辅助电极部1411会使像素P的电容(包含存储电容及液晶电容)也变小，进而影响像素电极的充电时间(charging time)及充电电压。另外，若设计较大面积的辅助电极部1411则会增加像素P的电容量而使像素电极的充电时间变大(这对高ppi(Pixels Per Inch)的面板不利)，但是却可降低像素P中薄膜晶体管的漏电流比例而使像素的灰阶电压与其实际充电电压较为接近。因此，像素P的辅助电极部1411的面积A1与驱动电极部1412的面积A2(或发光区域的面积B)的比例需加以适当的考量，以兼顾电性及光学上的要求。

一般而言，像素电极的实际充电电压大约等于数据线D传送的灰阶电压减充电误差Ve，再减去电容耦合电压(可称为前馈电压，feed through voltage)V_FT(即实际充电电压＝灰阶电压－Ve－V_FT)。因此，为了使像素P的实际充电电压越接近灰阶电压而具有较佳的显示品质，充电误差Ve与电容耦合电压V_FT的和要越小越好，使得实际充电电压与灰阶电压越接近越好。其中，充电误差Ve与电容耦合电压V_FT的公式可如下所示：

Ve＝V₀-V₀(1-e^(-t/RC)) ---(公式1)

$V_{\mathrm{FT}}=\frac{C_{\mathrm{gd}}}{C}(V_{\mathrm{gH}}-V_{\mathrm{gL}})$ ---(公式2)

其中，C为像素P的总电容值(即存储电容、寄生电容与液晶电容的和)，C_gd为薄膜晶体管的栅极与漏极的寄生电容，R是薄膜晶体管的阻值，V_gH与V_gL分别是薄膜晶体管的控制电压。

接着，利用电容与电极面积成正比的关系，充电误差Ve与电容耦合电压V_FT的算式可分别推导如下：

$\begin{array}{c}\mathrm{Ve}=V_0-V_0(1-e^{(-t/\mathrm{RC})})\\ =V_0\×e^{(-t/\mathrm{RC})}\end{array}$

$\begin{array}{c}=V_0\×e^{(-t/R\left(\mathrm{\ϵ}\frac{A1+A2}{d}\right))}\\ =V_0\×e^{(-t/[\frac{\mathrm{R\ϵA}2}{d}\left](\frac{A1}{A2}+1)\right)}\\ =V_0\×e^{\left(\right[\frac{-\mathrm{td}}{\mathrm{R\ϵA}2}\left(\frac{A1}{A2}\right)]-\frac{\mathrm{td}}{\mathrm{R\ϵA}2})}\end{array}$

因驱动电极部1412的面积A2与发光区域的面积B在设计上会大概成正比，故令A2＝(B/a)。在一实施例中，a的值可为0.76。因此，

$\mathrm{Ve}=V_0\×e^{\left(\right[\frac{-\mathrm{td}{a}^2}{\mathrm{R\ϵB}}\left(\frac{A1}{B}\right)]-\frac{\mathrm{tda}}{\mathrm{R\ϵB}})}$

另外，

$\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{FT}}=\frac{C_{\mathrm{gd}}}{C}(V_{\mathrm{gH}}-V_{\mathrm{gL}})\\ =\frac{d\×C_{\mathrm{gd}}(V_{\mathrm{gH}}-V_{\mathrm{gL}})}{(\mathrm{\ϵ}\×A2(\frac{A1}{A2}+1)}=\frac{d\×C_{\mathrm{gd}}(V_{\mathrm{gH}}-V_{\mathrm{gL}})}{(\mathrm{\ϵ}\×A2\left(\frac{A1}{A2}\right)+\mathrm{\ϵ}\×A2)}\\ =\frac{C_{\mathrm{gd}}}{\left(\mathrm{\ϵ}\frac{A1+A2}{d}\right)}(V_{\mathrm{gH}}-V_{\mathrm{gL}})=\frac{d\×C_{\mathrm{gd}}}{\mathrm{\ϵ}(A1+A2)}(V_{\mathrm{gH}}-V_{\mathrm{gL}})\\ =\frac{d\×C_{\mathrm{gd}}(V_{\mathrm{gH}}-V_{\mathrm{gL}})}{(\mathrm{\ϵ}\×B\left(\frac{A1}{B}\right)+\mathrm{\ϵ}\×\frac{B}{a})}\end{array}$

因此，可将Ve与V_FT的和以函数方式来表示：

$f\left(\frac{A1}{B}\right)=\mathrm{Ve}+V_{\mathrm{FT}}=V_0\×e^{\left(\right[\frac{-\mathrm{td}{a}^2}{\mathrm{R\ϵB}}\left(\frac{A1}{B}\right)]-\frac{\mathrm{tda}}{\mathrm{R\ϵB}})}+\frac{d\×C_{\mathrm{gd}}(V_{\mathrm{gH}}-V_{\mathrm{gL}})}{(\mathrm{\ϵ}\×B\left(\frac{A1}{B}\right)+\mathrm{\ϵ}\×\frac{B}{a})}$

由于函数f的算式相当复杂，因此，本实用新型不直接解函数f，而是以数值解法来解决。数值解法以一些现有实施态样的像素P的实际数据(C_gd、R、C、V_gH、C_gL)代入充电误差Ve与电容耦合电压V_FT的原始公式(1)(2)中。因此，不同组的数值可得到图2所示的不同(Ve+V_FT)的值，进而得到实际数据所形成的曲线F1。再以数学方法模拟曲线F1而得到(Ve+V_FT)的趋势曲线F2。因此，得到的曲线F2的方程式为：

$y=f\left(\frac{A1}{B}\right)=4.2792x^2-1.628x+2.296$

为了得到(Ve+V_FT)的最小值，对上式进行微分并求极值：

$y^{\′}=f^{\′}\left(\frac{A1}{B}\right)=8.558x-1.628=0$

$\frac{A1}{B}=0.19$

因此，当辅助电极部1411的面积A1与发光区域的面积B的比值为0.19时，则充电误差Ve与电容耦合电压V_FT的和为最小，使得像素电极的实际充电电压与灰阶电压之间的压差为最小，此时像素电极的充电效率为最高，也可使得像素P的穿透率为最大，进而使得显示面板1具有较高穿透率而提高产品的竞争力。

不过，考虑到工艺上的变异，在本实施例中，A1与B满足以下不等式时可使显示面板1具有较佳的穿透率：0.11×B≤A1≤0.27×B，其中，A1与B的单位为微米的平方。较佳者，A1与B还满足以下方程式时，显示面板1可具有更佳的穿透率：0.13×B≤A1≤0.25×B。

另外，请参照图3A至图3D所示，其分别为本实用新型不同实施态样的第一电极层141a～141d的示意图。先说明的是，图3A至图3D的第一电极层141a～141d的图样只是举例，不可用以限制本实用新型。

如图3A，第一电极层141a与图1B的第一电极层141主要的不同在于，第一电极层141a只具有3个条状电极S1、S2、S3，而不具有连接电极S4。

另外，如图3B所示，第一电极层141b与图1B的第一电极层141主要的不同在于，于第一电极层141b中，第二方向Y仍与数据线D的延伸方向实质上平行，但是第一方向X与第二方向Y并非相互垂直，而是夹一锐角，使得像素大约呈现一个平行四边形的形状。另外，第一电极层141b的每一个条状电极S1、S2、S3分别具有二个转折。此外，辅助电极部1411与驱动电极部1412之间的连接位置也与图1B有些许不同。

另外，如图3C所示，第一电极层141c与图3B的第一电极层141b主要的不同在于，条状电极S1只有一个转折，但是条状电极S2、S3分别具有二个转折。另外，辅助电极部1411与驱动电极部1412之间的连接位置及辅助电极部1411的形状也与图3B有些许不同。

另外，如图3D所示，第一电极层141d与图3B的第一电极层141b主要的不同在于，第一电极层141d具有4个条状电极S1、S2、S3、S5，使得第一电极层141d的面积比第一电极层141b的面积大。

此外，第一电极层141a～141d的其它特征可对应参照第一电极层141的相同元件，不再赘述。

另外，请参照图4所示，其为本实用新型较佳实施例的一种显示装置2的示意图。

显示装置2包括一显示面板3以及一背光模组4(Backlight Module)，显示面板3与背光模组4相对设置。其中，显示面板3可为上述的显示面板1，且显示面板1的像素的第一电极层可为上述的第一电极层141、141a、141b、141c或141d，或其变化态样，其结构及其细节可参照上述，不再多作说明。当背光模组4发出的光线E穿过显示面板3时，可通过显示面板3的各像素显示色彩而形成影像。

综上所述，因本实用新型的显示面板及显示装置中，像素的第一电极层的驱动电极部具有多个条状电极沿第一方向间隔设置，而辅助电极部的面积为A1；另外，光线通过像素时，像素的发光区域的面积为B，其中，A1与B满足以下方程式：0.11×B≤A1≤0.27×B。因此，当辅助电极部的面积A1与像素的发光区域的面积B满足以上的方程式时，可使显示面板及显示装置兼顾电性及光学的考量，使得像素的穿透率为最大。因此，本实用新型的显示面板及显示装置可具有较高的穿透率，并可提高产品的竞争力。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于申请专利范围中。

Claims (10)

1.一种显示面板，其特征在于，该显示面板包括：

一第一基板；

一第二基板，与该第一基板相对而设；以及

一像素阵列，配置于该第一基板与该第二基板之间，该像素阵列包含至少一像素，该像素具有一第一电极层，该第一电极层具有一辅助电极部及与该辅助电极部连接的一驱动电极部，该驱动电极部具有多个条状电极沿一第一方向间隔设置，该辅助电极部的面积为A1，一光线通过该像素时，该像素具有一发光区域，该发光区域的面积为B，

其中，A1与B满足以下方程式：0.11×B≤A1≤0.27×B，且A1与B的单位相同。

2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，A1与B还满足以下方程式：0.13×B≤A1≤0.25×B。

3.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该发光区域沿该第一方向具有一第一亮度曲线，该发光区域沿一第二方向具有一第二亮度曲线，该发光区域的面积B为该第一亮度曲线沿该第一方向的最大半高宽乘以该第二亮度曲线沿该第二方向的最大半高宽，且该第一方向垂直该第二方向。

4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该辅助电极部上具有至少一通孔，该第一电极层通过该通孔与一薄膜晶体管电连接。

5.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该驱动电极部还具有一连接电极，该连接电极位于远离该辅助电极部的一侧，并连接所述条状电极。

6.一种显示装置，其特征在于，该显示装置包括：

一显示面板，具有一第一基板、一第二基板以及一像素阵列，该第一基板与该第一基板相对而设，配置于该第一基板与该第二基板之间，并包含至少一像素，该像素具有一第一电极层，该第一电极层具有一辅助电极部及与该辅助电极部连接的一驱动电极部，该驱动电极部具有多个条状电极沿一第一方向间隔设置，该辅助电极部的面积为A1，一光线通过该像素时，该像素具有一发光区域，该发光区域的面积为B，

其中，A1与B满足以下方程式：0.11×B≤A1≤0.27×B，且A1与B的单位相同。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，A1与B还满足以下方程式：0.13×B≤A1≤0.25×B。

8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，该发光区域沿该第一方向具有一第一亮度曲线，该发光区域沿一第二方向具有一第二亮度曲线，该发光区域的面积B为该第一亮度曲线沿该第一方向的最大半高宽乘以该第二亮度曲线沿该第二方向的最大半高宽，且该第一方向垂直该第二方向。

9.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，该辅助电极部上具有至少一通孔，该第一电极层通过该通孔与一薄膜晶体管电连接。

10.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，该驱动电极部还具有一连接电极，该连接电极位于远离该辅助电极部的一侧，并连接所述条状电极。