TW201525596A - 顯示面板與顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種顯示面板及顯示裝置。顯示面板包括一第一基板及與第一基板相對而設之一第二基板、一液晶層以及一畫素陣列。液晶層夾置於第一基板與第二基板之間。畫素陣列配置於第一基板上，並至少包含一畫素，畫素具有一第一電極層、一絕緣層及一第二電極層，絕緣層夾置第一電極層及第二電極層之間，第二電極層具有n個電極部，該些電極部彼此間隔一距離並沿一第一方向平行設置，各該些電極部沿第一方向之電極寬度為W，畫素具有一發光區域，發光區域沿第一方向之最大寬度為Ax，其中，□，n為正整數。

Description

顯示面板與顯示裝置
本發明係關於一種顯示面板及顯示裝置，特別關於一種具有較高穿透率(transmittance)之顯示面板及顯示裝置。
隨著科技的進步，平面顯示裝置已經廣泛的被運用在各種領域，尤其是液晶顯示裝置，因具有體型輕薄、低功率消耗及無輻射等優越特性，已經漸漸地取代傳統陰極射線管顯示裝置，而應用至許多種類之電子產品中，例如行動電話、可攜式多媒體裝置、筆記型電腦、液晶電視及液晶螢幕等等。
習知一種液晶顯示裝置主要包含一液晶顯示面板(LCD Panel)以及一背光模組(Backlight Module)，兩者係相對設置。液晶顯示面板包含一彩色濾光基板、一薄膜電晶體基板以及一夾設於兩基板之間的液晶層，彩色濾光基板及薄膜電晶體基板與液晶層可形成多數個陣列配置的畫素單元。背光模組可發出光線穿過液晶顯示面板，並經由液晶顯示面板之各畫素單元顯示色彩而形成一影像。
以相同亮度來說，高穿透率的顯示面板就可使顯示裝置更為省電，因此，各家業者無不努力地提高顯示面板的穿透率，以達到省電的目的來提高其產品的競爭力。
本發明之目的為提供一種可具有較高穿透率之顯示面板及顯示裝置，以提高產品的競爭力。
為達上述目的，依據本發明之一種顯示面板包括一第一基板及與第一基板相對而設之一第二基板、一液晶層以及一畫素陣列。液晶層夾置於第一基板與第二基板之間。畫素陣列配置於第一基板上，畫素陣列至少包含一畫素，畫素具有一第一電極層、一絕緣層及一第二電極層，絕 緣層夾置第一電極層及第二電極層之間，第二電極層具有n個電極部，該些電極部彼此間隔一距離並沿一第一方向平行設置，各該些電極部沿第一方向之電極寬度為W，畫素具有一發光區域，發光區域沿第一方向之最大寬度為Ax，其中，n滿足以下方程式： n為正整數，且W與Ax的單位為微米。
為達上述目的，依據本發明之一種顯示裝置包括一顯示面板，顯示面板具有一第一基板、一第二基板、一液晶層以及一畫素陣列，第一基板與第一基板相對而設，液晶層夾置於第一基板與第二基板之間，畫素陣列配置於第一基板上，並至少包含一畫素，畫素具有一第一電極層、一絕緣層及一第二電極層，絕緣層夾置第一電極層及第二電極層之間，第二電極層具有n個電極部，該些電極部彼此間隔一距離並沿一第一方向平行設置，各該些電極部沿第一方向之電極寬度為W，畫素具有一發光區域，發光區域沿第一方向之最大寬度為Ax，其中，n滿足以下方程式： n為正整數，且W與Ax的單位為微米。
在一實施例中，當一光線通過畫素時，畫素沿第一方向具有一亮度分佈，發光區域沿第一方向的最大寬度為亮度分佈之半高寬。
在一實施例中，畫素更具有一掃描線，第一方向與掃描線的延伸方向實質上平行。
在一實施例中，第二電極層更具有一第一連接部，第一連接部環設於該些電極部之外側周緣，並與該些電極部連接。
在一實施例中，第二電極層更具有一第二連接部，第二連接部位於該些電極部的相對兩側，並與該些電極部連接。
承上所述，因本發明之顯示面板及顯示裝置中，顯示面板之畫素陣列至少包含一畫素，而畫素之絕緣層夾置第一電極層及第二電極層之間。另外，第二電極層具有n個電極部，該些電極部彼此間隔一距離並沿一第一方向平行設置，且各該些電極部沿第一方向之電極寬度為W。此外，畫素之發光區域沿第一方向之最大寬度為Ax，其中， ，n為正整數。藉此，當第二 電極層之電極部的數量及電極寬度與畫素之發光區域沿第一方向之最大寬度為Ax滿足上式的方程式時，可使畫素之暗紋面積佔發光區域的面積為最小，使得畫素的穿透率為最大。因此，本發明之顯示面板及顯示裝置具有較高的穿透率，可提高產品的競爭力。
1、1a~1c、3‧‧‧顯示面板
11‧‧‧第一基板
12‧‧‧第二基板
13‧‧‧液晶層
141、141b、141c‧‧‧第一電極層
142、145‧‧‧絕緣層
143、143a、143b、143c‧‧‧第二電極層
1431‧‧‧電極部
1432‧‧‧第一連接部
1433‧‧‧第二連接部
2‧‧‧顯示裝置
4‧‧‧背光模組
A-A‧‧‧直線
Ax、Ay‧‧‧最大寬度
BM‧‧‧黑色矩陣
D‧‧‧資料線
D1‧‧‧直條暗紋
D2‧‧‧三角暗紋
E‧‧‧光線
P、Pa、Pb、Pc‧‧‧畫素
S‧‧‧掃描線
W‧‧‧電極寬度
X‧‧‧第一方向
Y‧‧‧第二方向
Z‧‧‧第三方向
Z1、Z2、Z3‧‧‧面積
圖1A為本發明較佳實施例之一種顯示面板中，一個畫素的配置示意圖。
圖1B為圖1A中，直線A-A的剖視示意圖。
圖1C為圖1B之第二電極層的示意圖。
圖2A為圖1A之顯示面板中，畫素之第二電極層與產生之暗紋的相對位置示意圖。
圖2B為畫素之亮度與第二電極層的相對位置示意圖。
圖2C為圖2A之畫素沿第一方向的亮度分佈曲線圖。
圖2D為圖1A之顯示面板中，一個畫素的影像示意圖。
圖3A為本發明較佳實施例另一實施態樣之顯示面板的剖視示意圖。
圖3B為圖3A的顯示面板之第二電極層的示意圖。
圖3C為本發明較佳實施例又一實施態樣之顯示面板中，一個畫素之配置示意圖。
圖3D為本發明較佳實施例又一實施態樣之顯示面板中，一個畫素之配置示意圖。
圖4為本發明較佳實施例之一種顯示裝置的示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之顯示面板及顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖1A、圖1B及圖1C所示，其中，圖1A為本發明較佳實施例之一種顯示面板1中，一個畫素P的配置示意圖，圖1B為圖1A中，直線A-A的剖視示意圖，而圖1C為圖1B之第二電極層143的示 意圖。顯示面板1例如但不限於為一邊緣電場切換(fringe field switching，FFS)式液晶顯示面板，或為其他水平驅動式的液晶顯示面板。另外，為了之後的說明容易了解，圖1A只顯示顯示面板1之二條掃描線S、二條資料線D、一個畫素P、一第一電極層141及一第二電極層143的配置，並未顯示顯示面板1的其它元件。此外，在本實施例中，圖1A及圖1B中顯示一第一方向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實質上係兩兩相互垂直。其中，第一方向X與掃描線S的延伸方向實質上平行，第二方向Y與資料線D的延伸方向實質上平行，而第三方向Z分別為垂直第一方向X與第二方向Y之另一方向。
顯示面板1包括一第一基板11、一第二基板12以及一液晶層13。第一基板11與第二基板12相對而設，而液晶層13則夾設於第一基板11與第二基板12之間。其中，第一基板11及第二基板12為透光材質所製成，並例如為一玻璃基板、一石英基板或一塑膠基板，並不限定。
另外，顯示面板1更包括一個畫素陣列，畫素陣列係配置於第一基板11上。其中，畫素陣列包含至少一畫素P，於此係以複數畫素為例，該些畫素係夾置於第一基板11與第二基板12之間，並配置成由第一方向X與第二方向Y所構成之矩陣狀。此外，顯示面板1更可包括複數掃描線S與複數資料線D，該等掃描線S與該等資料線D係交錯設置，並且相互垂直而定義出該等畫素陣列的區域。
如圖1B所示，畫素P包含一第一電極層141、一絕緣層142及一第二電極層143。在本實施例中，第一電極層141、絕緣層142及第二電極層143係由下而上依序設置於第一基板11面向第二基板12之一側。其中資料線D及第一電極層141係設置於第一基板11上。於此，第一電極層141係配置於兩條相鄰的資料線D及兩條相鄰的掃描線S之內側。
絕緣層142覆蓋在第一電極層141及資料線D上，而第二電極層143設置於絕緣層142上。於此，絕緣層142係夾置於第一電極層141、資料線D及第二電極層143之間，以隔開第一電極層141與第二電極層143(及資料線D)，避免兩者之間產生短路。其中，絕緣層142的材質 例如但不限於包含氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx)，或其它材質。另外，第一電極層141及第二電極層143分別為一透明導電層，且其材質例如但不限於為氧化銦錫。在本實施例中，第一電極層141為一畫素電極(pixel electrode)，且與資料線D電性連接，而第二電極層143為一共同電極(common electrode)。不過，在其它的實施例中，第一電極層141也可為一共同電極，而第二電極層143可為一畫素電極。
第二電極層143具有n個電極部1431(n為正整數)及一第一連接部1432，第一連接部1432環設於該些電極部1431之外側周緣，並與該些電極部1431連接。於此，如圖1C所示，電極部1431的數量(n)為3，而第一連接部1432連接於3個電極部1431的外側周緣。其中，該些電極部1431彼此間隔一距離，並沿著第一方向X平行設置，且第二電極層143之每一個電極部1431沿第一方向X之電極寬度分別為W，而電極寬度W的範圍可例如為：1微米(μm)≦W≦5微米(μm)，最佳範圍為1.5μm≦W≦3.5μm。
請再參照圖1B所示，顯示面板1更可包括一黑色矩陣BM及一濾光層(圖未顯示)，黑色矩陣BM設置於第一基板11或第二基板12上，並與資料線D對應設置。黑色矩陣BM為不透光材質，例如為金屬或樹脂，而金屬例如可為鉻、氧化鉻或氮氧鉻化合物。在本實施例中，黑色矩陣BM設置於第二基板12面對第一基板11之一側，並位於資料線D沿第三方向Z的上方，故俯視顯示面板1時，黑色矩陣BM可覆蓋資料線D。
濾光層(圖未顯示)設置於第二基板12及黑色矩陣BM面對第一基板11之一側上，或設置於第一基板11上。由於黑色矩陣BM為不透光材質，因此於第二基板12上可形成不透光的區域，進而界定出可透光的區域。因此，當光線通過畫素P時，畫素P會有一發光區域(光線可以穿過畫素P的區域)。其中，黑色矩陣BM具有多數個遮光區段，且兩相鄰濾光部之間具有至少一遮光區段。本實施例之黑色矩陣BM與濾光層分別設置於第二基板12上，不過，在其它的實施態樣中，黑色矩陣BM或濾光層也可分別設置於第一基板11上，使其成為一BOA(BM on array)基板，或成為一COA(color filter on array)基板。於此，並不加以限制。此 外，顯示面板1更可包括一保護層(例如為over-coating，圖未顯示)，保護層可覆蓋黑色矩陣BM及濾光層。其中，保護層之材質可為光阻材料、樹脂材料或是無機材料(例如SiOx/SiNx)等，用以保護黑色矩陣BM及濾光層不受後續製程的影響而被破壞。
當顯示面板1之該等掃描線S接收一掃描訊號時可分別使各掃描線S對應之一薄膜電晶體(圖未顯示)導通，並將對應每一行畫素之一資料訊號藉由該等資料線D傳送至對應的該等畫素電極，使顯示面板1可顯示畫面。在本實施例中，灰階電壓可由各資料線D傳送至各畫素P之第一電極層141(畫素電極)，使第一電極層141與第二電極層143(共同電極)之間形成一電場，以驅使液晶層13之液晶分子於第一方向X與第二方向Y所構成的平面上旋轉，進而可調制光線而使顯示面板1顯示影像。
然而，當第一電極層141與第二電極層143(共同電極)形成電場而驅動液晶分子轉動時，如圖1B的虛線所示，由於第二電極層143之每一個電極部1431的中心區域及相鄰兩個電極部1431之間的區域因電場的分佈，造成該些區域的液晶分子的水平轉動受限。因此，當光線通過畫素P時，將使得每一個電極部1431的中心區域及兩個電極部1431之間的區域會有暗紋的產生，進而使得顯示面板1的穿透率下降。因此，減少上述的暗紋面積即可提高顯示面板1的穿透率，而提高穿透率就可達到省電的目的而提高產品的競爭力。
以下，請參照圖2A至圖2D所示，以說明如何最小化上述的暗紋面積來提高顯示面板1的穿透率。其中，圖2A為圖1A之顯示面板1中，畫素P之第二電極層143與產生之暗紋的相對位置示意圖，圖2B為畫素P之亮度與第二電極層143的相對位置示意圖，圖2C為圖2A之畫素P沿第一方向X的亮度分佈曲線圖，而圖2D為圖1A之顯示面板1中，畫素P的影像示意圖。於此，如圖2D所示，當光線通過畫素P時，畫素P會有一發光區域，發光區域沿第一方向X之最大寬度為Ax(例如10μm≦Ax≦250μm)，而發光區域沿第二方向Y之最大寬度為Ay(一般設計上，Ay≒3Ax)，故發光區域的總面積為Ax乘以Ay。另外，圖2A的虛線代表光線通過畫素P所產生的暗紋，其包含直條暗紋D1及三角暗紋D2， 而圖2B之亮度曲線的波谷處即對應為暗紋之處。此外，如圖2C所示，本實施例之發光區域沿第一方向X的最大寬度Ax係定義為畫素P沿第一方向X之亮度分佈曲線的半高寬(Full Width at Half Maximum,FWHM，即亮度分佈曲線中，一半亮度的寬度值)。
如圖2A所示，當光線通過畫素P所產生的暗紋中，因本實施例之第二電極層143之電極部1431的數量為n(在本實施例中，n=3)，故直條暗紋D1的數量為2n+1(本實施例為2x3+1=7)。另外，於第二電極層143的實際layout上，電極部1431的兩側與第一連接部1432的連接處(即畫素P沿第二方向Y的上下邊緣區)可分別具有一轉折，且於轉折處、兩個轉折之間及轉折與第一連接部1432之間亦會出現一個三角暗紋D2，故三角暗紋D2的數量為2×(2n+1)(在本實施例為2×7=14)。由圖2A可知，當直條暗紋D1及三角暗紋D2的面積和相對於發光區域的總面積為最小時，就可使畫素P的穿透率為最大。
請再參照圖2B所示，以圖2B之最左側的電極部1431為例，電極部1431全部的亮度能量(即沒有暗紋時，亮度分佈曲線下的積分)為實線的矩形面積Z1，而暗紋所造成亮度損失的部分(亮度分佈曲線下凹處的積分)約為實線的三角形面積Z2。其中，可將亮度損失的三角形面積Z2等效於高與矩形面積Z1相同之一矩形面積Z3(即Z2的面積等效於Z3的面積)，因此，三角形面積Z2(即亮度損失)與電極部1431全部亮度的能量(即沒有暗紋時)的比值可等效於「Z3的寬度(暗紋寬度)」與「Z1的寬度(電極部1431的寬度)」的比值(以R代表)，經實際量測暗紋及計算後之比值R約為0.1(R≒0.1，即面積Z3的寬度約為面積Z1寬度的0.1倍)。不過，在其它實施例中，R可介於0.05~2之間(0.05≦R≦2)。
因此，畫素P之光線可穿透區域T為發光區域的面積扣除(或減去)暗紋區域的面積(包含三角暗紋D2及直條暗紋D1的面積)，其算式為：
其中，為求最大值，故取上式的微分：
因此，可得到： T'=(2n+1)-2×Ax 2×2-W×R×Ay×2
T=0時有最大值，故算式為：
將Ay≒3Ax代入上式，算式為：
另外，將R≒0.1代入上式，可得到：
因此，本實施例之最佳化的n可為： ，n為正整數，此時， 可使得畫素P之暗紋面積佔發光區域的面積為最小，進而使得畫素P的穿透率為最大，故顯示面板1可具有較高穿透率而提高其產品的競爭力。
另外，請參照圖3A、圖3B、圖3C及圖3D所示，其中，圖3A為本發明較佳實施例另一實施態樣之顯示面板1a的剖視示意圖，圖3B為圖3A的顯示面板1a之第二電極層143a的示意圖，圖3C為本發明較佳實施例又一實施態樣之顯示面板1b中，一個畫素Pb之配置示意圖，而圖3D為本發明較佳實施例又一實施態樣之顯示面板1c中，一個畫素Pc之配置示意圖。
如圖3A，顯示面板1a與圖1B之顯示面板1主要的不同在於，顯示面板1a之第一電極層141為一共同電極，且第二電極層143a為一畫素電極。其中，如圖3B所示，第二電極層143a具有3個電極部1431及一第二連接部1433，第二連接部1433位於該些電極部1431的相對兩側，並與該些電極部1431連接。另外，請再參照圖3A所示，資料線D係設置 於第一基板11上，且畫素Pa更具有另一絕緣層145覆蓋於資料線D上，使得第一電極層141夾置於絕緣層142與絕緣層145之間。
另外，如圖3C所示，顯示面板1b與圖1A之顯示面板1主要的不同在於，於顯示面板1b中，第二方向Y仍與資料線D的延伸方向實質上平行，但是第一方向X與第二方向Y並非相互垂直，而是夾一鈍角，使得畫素Pb大約為一平行四邊形。換言之，本實施態樣之顯示面板1b的該等掃描線S與該等資料線D仍為交錯設置，但並不相互垂直，而是夾有一鈍角，使得畫素Pb、第一電極層141b及第二電極層143b實質上為平行四邊形的態樣。
另外，如圖3D所示，顯示面板1c與圖1A之顯示面板1主要的不同在於，於顯示面板1c之畫素Pc中，資料線D具有一彎折處，使得畫素Pc並非平行四邊形，而是與資料線D的彎折處一樣對應有一彎折。另外，第二電極層143c之電極部1431及第一連接部1432對應於畫素Pc而分別具有彎折，且第一電極部141c亦對應有彎折。
此外，顯示面板1a、顯示面板1b及顯示面板1c的其它特徵可對應參照顯示面板1的相同元件，不再贅述。
另外，請參照圖4所示，其為本發明較佳實施例之一種顯示裝置2的示意圖。
顯示裝置2包括一顯示面板3以及一背光模組4(Backlight Module)，顯示面板3與背光模組4相對設置。其中，顯示面板3可為上述之顯示面板1、1a、1b、1c的其中之一，不再多作說明。當背光模組4發出的光線E穿過顯示面板3時，可透過顯示面板3之各畫素顯示色彩而形成影像。
綜上所述，因本發明之顯示面板及顯示裝置中，顯示面板之畫素陣列至少包含一畫素，而畫素之絕緣層夾置第一電極層及第二電極層之間。另外，第二電極層具有n個電極部，該些電極部彼此間隔一距離並沿一第一方向平行設置，且各該些電極部沿第一方向之電極寬度為W。此外，畫素之發光區域沿第一方向之最大寬度為Ax，其中，，n為正整數。藉此，當第二 電極層之電極部的數量及電極寬度與畫素之發光區域沿第一方向之最大寬度為Ax滿足上式的方程式時，可使畫素之暗紋面積佔發光區域的面積為最小，使得畫素的穿透率為最大。因此，本發明之顯示面板及顯示裝置具有較高的穿透率，可提高產品的競爭力。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧顯示面板
11‧‧‧第一基板
12‧‧‧第二基板
13‧‧‧液晶層
141‧‧‧第一電極層
142‧‧‧絕緣層
143‧‧‧第二電極層
1431‧‧‧電極部
1432‧‧‧第一連接部
BM‧‧‧黑色矩陣
D‧‧‧資料線
P‧‧‧畫素
X‧‧‧第一方向
Y‧‧‧第二方向
Z‧‧‧第三方向

Claims (10)

  1. 一種顯示面板，包括：一第一基板及與該第一基板相對而設之一第二基板；一液晶層，夾置於該第一基板與該第二基板之間；以及一畫素陣列，配置於該第一基板上，該畫素陣列至少包含一畫素，該畫素具有一第一電極層、一絕緣層及一第二電極層，該絕緣層夾置該第一電極層及該第二電極層之間，該第二電極層具有n個電極部，該些電極部彼此間隔一距離並沿一第一方向平行設置，各該些電極部沿該第一方向之電極寬度為W，該畫素具有一發光區域，該發光區域沿該第一方向之最大寬度為Ax，其中，n滿足以下方程式：，n為正整數，且W與Ax的單位為微米。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中當一光線通過該畫素時，該畫素沿該第一方向具有一亮度分佈，該發光區域沿該第一方向的最大寬度為該亮度分佈之半高寬。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該畫素更具有一掃描線，該第一方向與該掃描線的延伸方向實質上平行。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第二電極層更具有一第一連接部，該第一連接部環設於該些電極部之外側周緣，並與該些電極部連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第二電極層更具有一第二連接部，該第二連接部位於該些電極部的相對兩側，並與該些電極部連接。
  6. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，該顯示面板具有一第一基板、一第二基板、一液晶層以及一畫素陣列，該第一基板與該第一基板相對而設，該液晶層夾置於該第一基板與該第二基板之間，該畫素陣列配置於該第一基板上，並至 少包含一畫素，該畫素具有一第一電極層、一絕緣層及一第二電極層，該絕緣層夾置該第一電極層及該第二電極層之間，該第二電極層具有n個電極部，該些電極部彼此間隔一距離並沿一第一方向平行設置，各該些電極部沿該第一方向之電極寬度為W，該畫素具有一發光區域，該發光區域沿該第一方向之最大寬度為Ax，其中，n滿足以下方程式：，n為正整數，且W與Ax的單位為微米。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中當一光線通過該畫素時，該畫素沿該第一方向具有一亮度分佈，該發光區域沿該第一方向的最大寬度為該亮度分佈之半高寬。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該畫素更具有一掃描線，該第一方向與該掃描線的延伸方向實質上平行。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該第二電極層更具有一第一連接部，該第一連接部環設於該些電極部之外側周緣，並與該些電極部連接。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該第二電極層更具有一第二連接部，該第二連接部位於該些電極部的相對兩側，並與該些電極部連接。
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