TW201619678A - 畫素結構及顯示面板 - Google Patents

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Abstract

一種畫素結構及顯示面板，畫素結構包括掃描線以及資料線、第一主動元件、畫素電極、訊號線、第二主動元件、共用電極以及儲存電容器。第一主動元件與掃描線以及資料線電性連接。畫素電極與第一主動元件電性連接。訊號線電性連接至一共用電壓。第二主動元件與掃描線以及訊號線電性連接。共用電極與第二主動元件電性連接。儲存電容器位於第一主動元件以及第二主動元件之間。所述儲存電容器的一端電性連接至第一主動元件且另一端電性連接至第二主動元件。

Description

畫素結構及顯示面板
本發明是有關於一種畫素結構及顯示面板，且特別是有關於一種液晶顯示面板及其畫素結構。
傳統液晶顯示面板的畫素結構大部分都採用單一顆主動元件來對儲存電容進行充放電。此種架構在主動元件進行開關切換時，存在饋通(Feed through)電壓，使得施加在液晶分子上的正負半週電場無法對稱。因為饋通電壓的影響以及液晶需要在正負極性的驅動方式中不斷變化，導致液晶顯示面板會產生畫面閃爍的問題。為了減輕這種現象，一般是利用調整共用電壓來補償並改善正負極性的差異。但是，若將此補償方法運用在邊緣場切換技術(Fringe Field Switching，FFS)液晶顯示面板時，共用電極層會因為每個區域的阻抗差異而存在共用電壓不均勻的情況，因此還是會造成畫面有局部閃爍的問題。為了使液晶顯示面板具有更良好的顯示品質，降低饋通電壓以減少畫面閃爍並同時改善共用電壓不均勻的缺點，是目前極須克服的一個重要課題。
本發明提供一種畫素結構及顯示面板，可降低饋通電壓效應並改善共用電極層的一致性。
本發明的畫素結構包括掃描線以及資料線、第一主動元件、畫素電極、訊號線、第二主動元件、共用電極以及儲存電容器。第一主動元件與掃描線以及資料線電性連接。畫素電極與第一主動元件電性連接。訊號線會電性連接至一共用電壓。第二主動元件與掃描線以及訊號線電性連接。共用電極與第二主動元件電性連接。儲存電容器位於第一主動元件以及第二主動元件之間。所述儲存電容器的一端電性連接至第一主動元件且另一端電性連接至第二主動元件。
本發明的顯示面板包括第一基板、畫素陣列、第二基板以及顯示介質。畫素陣列設置於第一基板上。第二基板位於第一基板的相對側。顯示介質位於第一基板與第二基板之間。所述畫素陣列包括多個畫素結構。畫素結構包括掃描線以及資料線、第一主動元件、畫素電極、訊號線、第二主動元件、共用電極以及儲存電容器。第一主動元件與掃描線以及資料線電性連接。畫素電極與第一主動元件電性連接。訊號線會電性連接至一共用電壓。第二主動元件與掃描線以及訊號線電性連接。共用電極與第二主動元件電性連接。儲存電容器位於第一主動元件以及第二主動元件之間。所述儲存電容器的一端電性連接至第一主動元件且另一端電性連接至第二主動元件。
基於上述，本發明的畫素結構包括兩個主動元件，第一主動元件與畫素電極電性連接，且第二主動元件與共用電極電性連接。由於所述畫素結構之共用電極是透過訊號線以及第二主動元件給予共用電壓，因此可以使共用電極之共用電壓維持一致性。另外，由於此畫素結構之儲存電容器位於第一主動元件以及第二主動元件之間，其可以降低饋通電壓以解決畫面閃爍問題。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
Cst‧‧‧儲存電容器
Cgd 1‧‧‧第一閘極汲極耦合電容
Cgd 2‧‧‧第二閘極汲極耦合電容
Vcom‧‧‧共用電壓
DL‧‧‧資料線
SL‧‧‧掃描線
SgL‧‧‧訊號線
CE‧‧‧共用電極
PE‧‧‧畫素電極
H‧‧‧接觸窗
T1‧‧‧第一主動元件
T2‧‧‧第二主動元件
S1、S2‧‧‧源極
D1、D2‧‧‧汲極
G1、G2‧‧‧閘極
CH1、CH2‧‧‧通道
O‧‧‧歐姆接觸層
100‧‧‧畫素結構
10‧‧‧第一基板
20‧‧‧第二基板
30‧‧‧顯示介質
PX‧‧‧畫素陣列
CF‧‧‧彩色濾光陣列
102‧‧‧閘極絕緣層
103‧‧‧絕緣層
圖1為本發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖。
圖2為本發明一實施例之畫素結構的等效電路圖。
圖3為本發明一實施例之畫素結構的上視示意圖。
圖4為本發明一實施例之畫素結構的剖面示意圖。
圖5為本發明另一實施例之畫素結構的剖面示意圖。
圖6A為傳統畫素結構的正負半週電壓量測圖。
圖6B為本發明一實施例之畫素結構的正負半週電壓量測圖。
圖1為發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之顯示面板包括第一基板10、畫素陣列PX、第二 基板20以及顯示介質30。第一基板10之材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。若使用導電材料或金屬時，則在第一基板10上覆蓋一層絕緣層(未繪示)，以避免短路問題。
畫素陣列PX位於第一基板10上，所述畫素陣列PX是由多個畫素結構所構成。而有關畫素陣列PX中之畫素結構將於後續段落作詳細說明。
第二基板20位於第一基板10的相對側。第二基板20之材質可為玻璃、石英或有機聚合物等等。在一實施例中，第二基板20上可更包括設置有彩色濾光陣列CF，其包括紅、綠、藍色濾光圖案。顯示介質30位於第一基板10與第二基板20之間。
顯示介質30可包括液晶分子、電泳顯示介質、或是其它可適用的介質。在本發明下列實施例中的顯示介質係以液晶分子當作範例，但不限於此。
承上所述，畫素陣列PX是由多個畫素結構所構成，每一個畫素結構的結構如下所述。
圖2為本發明一實施例之畫素結構的等效電路圖。圖3為本發明一實施例之畫素結構的上視示意圖。圖4為本發明一實施例之畫素結構的剖面示意圖。請同時參照圖2、圖3以及圖4，畫素結構100包括掃描線SL以及資料線DL、第一主動元件T1、畫素電極PE、訊號線SgL、第二主動元件T2、共用電極CE以及 儲存電容器Cst。
掃描線SL與資料線DL彼此交越設置，且掃描線SL與資料線DL1之間夾有絕緣層102。掃描線SL延伸方向與資料線DL的延伸方向不平行，較佳的是，掃描線SL的延伸方向與資料線DL的延伸方向垂直。基於導電性的考量，掃描線SL與資料線DL一般是使用金屬材料。然，本發明不限於此，根據其他實施例，掃描線SL與資料線DL也可以使用其他導電材料。例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其它合適的材料)、或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層。
第一主動元件T1與掃描線SL以及資料線DL電性連接，且畫素電極PE與第一主動元件T1電性連接。更詳細而言，第一主動元件T1包括閘極G1、通道CH1、源極S1以及汲極D1。閘極G1與掃描線SL電性連接。源極S1與資料線DL電性連接。汲極D1與畫素電極PE電性連接。承上所述，絕緣層102覆蓋閘極G1，通道CH1位於絕緣層102上。源極S1以及汲極D1位於通道CH1的上方。另外，本實施例的第一主動元件T1更包括一歐姆接觸層O，其設置於第一主動元件T1的源極S1、汲極D1以及通道CH1之間。在本實施例中，畫素電極PE與第一主動元件T1的汲極D1直接接觸，且絕緣層103覆蓋畫素電極PE。絕緣層103的材料可以與絕緣層102的材料相同，但本發明不限於此。絕緣層102以及絕緣層103的材料分別可以是無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其它合適的材料、或上述至少二種材料的堆 疊層)、有機材料、或其它合適的材料、或上述之組合。
第二主動元件T2與掃描線SL以及訊號線SgL電性連接，且共用電極CE與第二主動元件T2電性連接。更詳細而言，第二主動元件T2包括閘極G2、通道CH2、源極S2以及汲極D2。閘極G2與掃描線SL電性連接。共用電極CE藉由接觸窗H與第二主動元件T2的汲極D2電性連接。源極S2與訊號線SgL電性連接，且訊號線SgL電性連接至一共用電壓Vcom。承上所述，絕緣層102覆蓋閘極G2，通道CH2位於絕緣層102上。源極S2以及汲極D2位於通道CH2的上方。在本實施例中，共用電極CE位於絕緣層103上，且共用電極CE透過一接觸窗H與第二主動元件T2的汲極D2電性連接。另外，本實施例的第二主動元件T2更包括歐姆接觸層O，其設置於第二主動元件T2的源極S2、汲極D2以及通道CH2之間。
上述之第一主動元件T1與第二主動元件T2是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之第一主動元件T1與第二主動元件T2也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。
請繼續參考圖2、圖3以及圖4，畫素結構100的訊號線SgL與資料線DL平行設置，且訊號線SgL與資料線DL分別位於畫素電極PE以及共用電極CE的兩側邊。在此實施例中，訊號線SgL與資料線DL可以以同一道光罩製程形成，但本發明不限於此。
除此之外，畫素電極PE是作為儲存電容器Cst的一電極 且共用電極CE作為儲存電容器Cst的另一電極，且位於畫素電極PE與共用電極CE之間的絕緣層103則是作為儲存電容器Cst的電容介電層。此外，在第一主動元件T1的閘極G1以及汲極D1之間更包括第一閘極汲極耦合電容Cgd1，且在第二主動元件T2的閘極G2以及汲極D2之間更包括第二閘極汲極耦合電容Cgd2。在本實施例中，第一閘極汲極耦合電容Cgd1以及第二閘極汲極耦合電容Cgd2分別位於該儲存電容器Cst的兩端。另外，第一閘極汲極耦合電容Cgd1實質上等於第二閘極汲極耦合電容Cgd2的電容。
另外，在本實施例中，畫素電極PE為一塊狀電極，且共用電極CE具有多個狹縫圖案。述絕緣層103是位於畫素電極PE以及共用電極CE之間。當於驅動此畫素結構時，畫素電極PE與共用電極CE之間可形成一邊緣場(fringing field)分佈，以使圖1之顯示面板的顯示介質30產生扭轉，以使顯示面板產生對應的影像。
值得一提的是，本實施例之畫素電極PE為一塊狀電極且共用電極CE具有多個狹縫圖案為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，也可以將共用電極CE設置為一塊狀電極，且將畫素電極PE設計成具有多個狹縫圖案，如此當於驅動此畫素結構時，畫素電極PE與共用電極CE之間可形成一邊緣場(fringing field)分佈，以使圖1之顯示面板的顯示介質30產生扭轉，以使顯示面板產生對應的影像。
圖5為本發明另一實施例之畫素結構的剖面示意圖。請參照圖5，圖5之畫素結構與圖4之畫素結構相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不在重複說明。圖5之實施例與圖4之實施不同之處在於，共用電極CE與第二主動元件T2是直接接觸，且絕緣層103覆蓋共用電極CE，而畫素電極PE位於絕緣層103上，且畫素電極PE透過接觸窗H與第一主動元件T1電性連接。類似地，在圖5之實施例中，位於絕緣層103上之畫素電極PE為一塊狀電極且位於絕緣層103下方之共用電極CE具有多個狹縫圖案，但本發明不限於此。根據其他實施例，也可以將共用電極CE設置為一塊狀電極，且將畫素電極PE設計成具有多個狹縫圖案。如此當於驅動此畫素結構時，畫素電極PE與共用電極CE之間可形成一邊緣場(fringing field)分佈，以使圖1之顯示面板的顯示介質30產生扭轉，以使顯示面板產生對應的影像。
基於上述，由於本發明之實施例之畫素結構具有兩個主動元件，其中第一主動元件T1與畫素電極PE電性連接且第二主動元件T2與共用電極CE電性連接。換言之，共用電極CE是透過訊號線SgL以及第二主動元件T2將共用電壓給於共用電極CE，因此可以解決傳統FFS液晶顯示面板存在共用電極層之共用電壓分佈不均的問題。
另外，由於本發明之實施例之畫素結構具有兩個主動元件T1、T2，以使得畫素電極PE與共用電極CE形成的儲存電容器Cst兩端分別具有第一閘極汲極耦合電容Cgd1以及第二閘極汲極 耦合電容Cgd2。基於惠斯登電橋效應(wheastone bridge condition)的作用，當上述兩個主動元件T1、T2同時從開啟(ON)切換至關閉(OFF)時，畫素電極PE的兩端會同時造成饋通電壓(feed-through voltage)而相互抵銷，因此可以降低傳統畫素結構因饋通電壓(feed-through voltage)所造成的閃爍問題。
[實例]
為了證明本發明的畫素結構可降低饋通電壓以及解決共用電壓不均勻的缺點，特別以下列實例作為說明。
圖6A為傳統畫素結構的正負半週電壓量測圖。圖6B為本發明一實施例之畫素結構的正負半週電壓量測圖。特別是，圖6A之傳統畫素結構為使用一個主動元件且共用電極為未圖案化之共用電極層(Full ITO common electrode)。圖6B之畫素結構為如圖3所示之畫素結構。
於圖6A與圖6B中，量測的是畫素結構之畫素電壓與時間之間的關係圖，在此畫素電壓是以正半週以及負半週交替方式驅動。從圖6A與圖6B可知，傳統畫素結構與本實施例的畫素結構之畫素電壓的饋通電壓情況，且饋通電壓值如下列表1所示。
更詳細而言，如圖6A所示，傳統畫素結構的饋通電壓不管是在正半週或負半週都會是同一方向的將畫素電壓值往下拉。如表1所示，在傳統畫素結構中，饋通電壓在正半週的表現是-1.363V，饋通電壓在負半週的表現是-1.409V。
相對來說，如圖6B所示，本發明實施例的畫素結構在正半週時，畫素電壓因饋通電壓效應而往下拉，但是在負半週時，畫素電壓因饋通電壓卻是往上升的。如表1所示，在本實施例之畫素結構中，饋通電壓在正半週的表現僅僅是-0.356V，饋通電壓在負半週的表現是+0.393V。換言之，本實施例之畫素結構的饋通電壓相較於傳統畫素結構不但較為緩和，且正半週以及負半週之饋通電壓因方向相反(正負相反)，可使得畫素電壓的對稱性更好。
綜上所述，本發明的畫素結構包括兩個主動元件，第一主動元件與畫素電極電性連接，且第二主動元件與共用電極電性連接，畫素電極與共用電極皆作為儲存電容器的電極。因此，本發明的畫素結構不需要調整共用電壓即可解決傳統畫素結構中饋通電壓所造成的電壓不均勻之缺點。換言之，本發明的畫素結構可以減少顯示面板之畫面閃爍問題，並同時維持顯示面板之共用電壓的一致性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
DL‧‧‧資料線
SL‧‧‧掃描線
SgL‧‧‧訊號線
CE‧‧‧共用電極
PE‧‧‧畫素電極
H‧‧‧接觸窗
T1‧‧‧第一主動元件
T2‧‧‧第二主動元件
S1、S2‧‧‧源極
D1、D2‧‧‧汲極
G1、G2‧‧‧閘極
CH1、CH2‧‧‧通道
100‧‧‧畫素結構

Claims (10)

  1. 一種畫素結構，包括：一掃描線以及一資料線；一第一主動元件，與該掃描線以及該資料線電性連接；一畫素電極，與該第一主動元件電性連接；一訊號線，電性連接至一共用電壓；一第二主動元件，與該掃描線以及該訊號線電性連接；一共用電極，與該第二主動元件電性連接；以及一儲存電容器，位於該第一主動元件以及該第二主動元件之間，其中該儲存電容器的一端電性連接至該第一主動元件且該儲存電容器之另一端電性連接至該第二主動元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，更包括一絕緣層，位於該畫素電極以及該共用電極之間，其中該畫素電極與該共用電極之間形成一邊緣場(fringing field)分佈。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的畫素結構，其中：該畫素電極與該第一主動元件直接接觸，且該絕緣層覆蓋該畫素電極；且該共用電極位於該絕緣層上，且該共用電極透過一接觸窗與該第二主動元件電性連接。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的畫素結構，其中：該共用電極與該第二主動元件直接接觸，且該絕緣層覆蓋該共用電極；且 該畫素電極位於該絕緣層上，且該畫素電極透過一接觸窗與該第一主動元件電性連接。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的畫素結構，其中該共用電極為一塊狀電極，且該畫素電極具有多個狹縫圖案。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該畫素電極是作為該儲存電容器的一電極且該共用電極作為該儲存電容器的另一電極。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該訊號線與該資料線平行設置，且該訊號線與該資料線分別位於該畫素電極的兩側邊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該畫素電極為一塊狀電極，且該共用電極具有多個狹縫圖案。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，更包括一第一閘極汲極耦合電容以及一第二閘極汲極耦合電容，分別位於該儲存電容器的兩端，其中該第一閘極汲極耦合電容實質上等於該第二閘極汲極耦合電容的電容。
  10. 一種顯示面板，包括：一第一基板，該第一基板上包括設置一畫素陣列，該畫素陣列包括多個畫素結構，其中每一畫素結構如申請專利範圍第1項所述；一第二基板，位於該第一基板的對向側；以及一顯示介質，位於該第一基板與該第二基板之間。
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