TW201939137A - 畫素結構 - Google Patents

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Abstract

一種畫素結構包含基板、第一及第二閘極線、第一及第二資料線以及至少一畫素單元。第一及第二閘極線以及第一及第二資料線設置於基板上，且互相交錯。畫素單元設置於基板上。畫素單元包含第一及第二主動元件、共通電極、第一及第二畫素電極。第一及第二主動元件電性連接第一資料線且分別電性連接對應之第一及第二閘極線。共通電極電性連接共通電位源。第一及第二畫素電極設置於共通電極上且分別電性連接第一及第二主動元件，其中第二畫素電極的至少一第二支電極的寬度由其一側往另一側逐漸縮小。

Description

畫素結構
本發明是關於一種畫素結構。
虛擬實境(Virtual Reality；VR)為一種以電腦科技呈現虛像並產生虛擬空間的技術。利用虛擬實境眼鏡可將顯示器貼近用戶的眼睛，通過光路設計在近距離對眼睛投射影像以產生虛像，提供用戶關於視覺的體驗。
部分的虛擬實境以智慧型裝置(例如智慧型手機)為媒介，以一機多用、且較低成本的方式，讓使用者可以輕鬆的體驗虛擬實境的樂趣。相較於一般的顯示裝置，用於虛擬實境的顯示裝置對於廣視角與高亮度的需求較低，卻有反應速度快的需求。因此，如何以一個顯示裝置同時滿足一般顯示的需求以及虛擬實境的需求實為重要之課題。
本發明之部分實施方式提供一種畫素結構，其具有兩種互相錯開的第一與第二支電極，並設計其中第二支電極的兩側邊分別與配向方向夾正角與負角。藉此，畫素結構可以透過切換而達到一般顯示狀態與虛擬實境顯示狀態。在一般顯 示狀態，第一與第二支電極產生電場，從而達到較高的亮度。在虛擬實境顯示狀態，可以僅以第二支電極產生電場，進而將液晶分成多個定義域(domian)並產生不連續線(disclination line)，從而提升第二顯示狀態時的反應速度。
根據本發明之部分實施方式，一種畫素結構包含基板、第一閘極線、第二閘極線、第一資料線、第二資料線以及至少一畫素單元。第一閘極線及第二閘極線設置於基板上。第一資料線及第二資料線設置於基板上且與第一及第二閘極線交錯。畫素單元設置於基板上，其中第一閘極線及第二閘極線相鄰設置於畫素單元之同一側且第一資料線及第二資料線分別位於畫素單元之相對兩側。畫素單元包含第一主動元件、第二主動元件、共通電極、第一畫素電極以及第二畫素電極。第一主動元件與第二主動元件電性連接第一資料線且分別電性連接對應之第一閘極線及第二閘極線。共通電極電性連接共通電位源。第一畫素電極設置於共通電極上且電性連接第一主動元件。第二畫素電極設置於共通電極上且電性連接第二主動元件，其中第二畫素電極包含複數第二支電極，至少一第二支電極的寬度由該至少一第二支電極的第一側往該至少一第二支電極的第二側逐漸縮小。
於本發明之部分實施方式中，畫素結構更包含配向膜，設置在第二畫素電極上，其中配向膜具配向方向，第二支電極的延伸方向平行於配向方向。
於本發明之部分實施方式中，畫素結構更包含配向膜，設置在第二畫素電極上，其中配向膜具配向方向，該至 少一第二支電極具有兩側邊，分別與配向方向夾正θ1角和負θ2角，0度<θ1<90度，0度<θ2<90度。
於本發明之部分實施方式中，第一畫素電極包含第一主幹電極及多第一支電極連接於第一主幹電極，第一支電極於基板上的投影和第二支電極於基板上的投影交替排列。
於本發明之部分實施方式中，至少一第一支電極包含一第一部分，該至少一第一支電極之該第一部分的延伸方向平行於第二支電極的延伸方向。
於本發明之部分實施方式中，於一垂直基板方向上，第二畫素電極設置於第一畫素電極之上方，第一畫素電極更包含複數第一支副電極連接於第一主幹電極，第一支副電極於該基板上的投影位於第二支電極於基板上的投影內。
於本發明之部分實施方式中，第一支副電極的寬度朝一方向逐漸縮小，第二支電極的寬度朝該方向逐漸縮小。
於本發明之部分實施方式中，畫素結構更包含配向膜，設置在第二畫素電極上，其中配向膜具配向方向，該至少一第一支電極之第一部分的延伸方向平行於配向方向。
於本發明之部分實施方式中，畫素結構更包含配向膜，設置在第二畫素電極上，其中配向膜具配向方向，其中該至少一第一支電極更包含一第二部分，連接第一部分的一側，其中第二部分的延伸方向與配向方向夾θ3角，0度<θ3<90度。
於本發明之部分實施方式中，該至少一第二支電極具有一側邊，與配向方向夾θ1角，其中θ3的補角大於θ1。
於本發明之部分實施方式中，第一支電極的寬度一致。
於本發明之部分實施方式中，第一主幹電極的延伸方向平行於第一資料線的延伸方向。
於本發明之部分實施方式中，於垂直基板方向上，第二畫素電極設置於第一畫素電極之上方。
於本發明之部分實施方式中，於垂直基板方向上，第一畫素電極設置於第二畫素電極之上方。
於本發明之部分實施方式中，第二畫素電極更包含第二主幹電極，第二主幹電極連接第二主動元件之汲極，第二支電極連接第二主幹電極，第二支電極的第一側鄰近第二主幹電極，第二支電極的第二側遠離第二主幹電極。
於本發明之部分實施方式中，第二主幹電極的延伸方向平行於第一資料線的延伸方向。
於本發明之部分實施方式中，第二畫素電極更包含第二主幹電極，第二主幹電極連接第二主動元件之一汲極，第二支電極連接第二主幹電極，第二支電極的第一側遠離第二主幹電極，第二支電極的第二側鄰近第二主幹電極。
於本發明之部分實施方式中，第一畫素電極和共通電極具第一電壓差，且第二畫素電極和共通電極具第二電壓差，於第一顯示狀態時，第一電壓差實質上等於零，第二電壓差實質上大於零。
於本發明之部分實施方式中，於第一顯示狀態時，畫素單元具有穿透區與非穿透區，非穿透區和第二畫素電 極於垂直基板方向上重疊。
於本發明之部分實施方式中，於第二顯示狀態時，第一電壓差實質上大於零，第二電壓差實質上大於零。
100‧‧‧畫素結構
110‧‧‧基板
120‧‧‧畫素單元
121‧‧‧第一主動元件
121D‧‧‧汲極
GL1‧‧‧第一閘極線
GL2‧‧‧第二閘極線
AD‧‧‧配向方向
S1‧‧‧第一側
S2‧‧‧第二側
121E‧‧‧半導體層
121G‧‧‧閘極
121S‧‧‧源極
122‧‧‧第二主動元件
122D‧‧‧汲極
122E‧‧‧半導體層
122G‧‧‧閘極
122S‧‧‧源極
123‧‧‧共通電極
123O‧‧‧開口
124‧‧‧第一畫素電極
124a‧‧‧第一支電極
124aa‧‧‧第一部分
124ab‧‧‧第二部分
124b‧‧‧第一主幹電極
124c‧‧‧第一支副電極
125‧‧‧第二畫素電極
125a‧‧‧第二支電極
125b‧‧‧第二主幹電極
130‧‧‧配向膜
150‧‧‧對向基板
DL1‧‧‧第一資料線
DL2‧‧‧第二資料線
E1~E4‧‧‧側邊
BM‧‧‧黑色矩陣
OA‧‧‧開口區
VD‧‧‧垂直基板方向
NP‧‧‧窄部分
WP‧‧‧寬部分
θ1、θ2、θ3‧‧‧角度
GA‧‧‧間隔
1C-1C‧‧‧線
BP1‧‧‧第一絕緣層
BP2‧‧‧第二絕緣層
BP3‧‧‧第三絕緣層
TA‧‧‧穿透區
NTA‧‧‧非穿透區
LC‧‧‧液晶層
GI‧‧‧閘極介電層
L1~L5‧‧‧寬度
VA1、VA2、VA3‧‧‧通孔
1C-1C‧‧‧線
1D-1D‧‧‧線
1E-1E‧‧‧線
β‧‧‧外角
第1A圖為根據本發明之一實施方式之畫素結構之上視示意圖。
第1B(a)圖至第1B(c)圖為第1A圖之畫素結構之分解示意圖。
第1C圖為沿第1A圖之線1C-1C之剖面示意圖。
第1D圖為沿第1A圖之線1D-1D之剖面示意圖。
第1E圖為沿第1A圖之線1E-1E之剖面示意圖。
第1F圖為第1A圖之畫素結構之局部放大示意圖。
第2A圖為根據第1A圖之畫素結構之光學模擬圖。
第2B圖為根據本發明之部分實施方式的畫素結構之操作方塊圖。
第3圖為根據本發明之另一實施方式之畫素結構之上視示意圖。
第4圖為根據本發明之另一實施方式之畫素結構之剖面示意圖。
第5圖為根據本發明之多種實施例之畫素結構之電極配置上視示意圖。
第6A圖為根據本發明之再一實施方式之畫素結構之上視 示意圖。
第6B圖為沿第6A圖之線6B-6B之剖面示意圖。
第7圖為根據本發明之又一實施方式之畫素結構之上視示意圖。
第8圖為根據本發明之另一實施方式之畫素結構之上視示意圖。
以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式為之。
請參考第1A圖、第1B(a)圖至第1B(c)圖、第1C圖和第1D圖。第1A圖為根據本發明之一實施方式之畫素結構100之上視示意圖。第1B(a)圖至第1B(c)圖為第1A圖之畫素結構100之分解示意圖。第1C圖和第1D圖分別為沿第1A圖之線1C-1C與線1D-1D之剖面示意圖。畫素結構100包含基板110、第一閘極線GL1、第二閘極線GL2、第一資料線DL1、第二資料線DL2以及至少一畫素單元120。第一閘極線GL1及第二閘極線GL2設置於基板110上。第一資料線DL1及第二資料線DL2設置於基板110上且與第一閘極線GL1及第二閘極線GL2交錯。畫素單元120設置於基板110上。第一資料線DL1 及第二資料線DL2分別位於畫素單元120之相對兩側，第一閘極線GL1及第二閘極線GL2相鄰設置於畫素單元120之同一側。於本發明之部分實施方式中，配向方向AD為水平方向，且實質上平行於第一閘極線GL1及第二閘極線GL2。舉例而言，配向方向AD與第一閘極線GL1或第二閘極線GL2的延伸方向的夾角為0度。
畫素單元120包含第一主動元件121以及第二主動元件122。第一主動元件121與第二主動元件122至少部分位於第一閘極線GL1及第二閘極線GL2之間，第一主動元件121與第二主動元件122電性連接第一資料線DL1且分別電性連接對應之第一閘極線GL1及第二閘極線GL2。舉例而言，第一主動元件121可包含半導體層121E、源極121S、汲極121D及閘極121G，第二主動元件122可包含半導體層122E、源極122S、汲極122D及閘極122G。第一主動元件121之源極121S以及第二主動元件122之源極122S連接第一資料線DL1，第一主動元件121之閘極121G及第二主動元件122之閘極122G分別連接第一閘極線GL1及第二閘極線GL2。
於此，第一主動元件121的部份半導體層121E、汲極121D及閘極121G與第二主動元件的部份半導體層122E、汲極122D及閘極122G位於第一閘極線GL1及第二閘極線GL2之間。於部分實施方式中，第一主動元件121的另一部份半導體層121E及源極121S與第二主動元件122的另一部份半導體層122E及源極122S延伸至第一閘極線GL1及第二閘極線GL2之外。於其他實施方式中，第一主動元件121與第二 主動元件122可完全位於第一閘極線GL1及第二閘極線GL2之間。於本實施方式中，第一主動元件121的閘極121G例如由第一閘極線GL1往第二閘極線GL2的方向延伸，而第二主動元件的閘極122G例如由第二閘極線GL2往第一閘極線GL1的方向延伸。
畫素單元120包含共通電極123(以粗線表示)、第一畫素電極124(以密網點表示)以及第二畫素電極125(以疏網點表示)。以下詳細介紹畫素單元120的共通電極123、第一畫素電極124以及第二畫素電極125的結構配置。
於部分實施方式中，共通電極123為整面佈設(圖僅繪示開口)，其可具有開口123O以露出第一主動元件121的汲極121D以及第二主動元件122的汲極122D，使第一畫素電極124可電性連接到第一主動元件121的汲極121D，第二畫素電極125可電性連接到第二主動元件122的汲極122D。共通電極123電性連接共通電位源，其提供穩定的電壓，例如接地電位。
第一畫素電極124設置於共通電極123上且電性連接第一主動元件121。於部分實施方式中，第一畫素電極124包含多個第一支電極124a及第一主幹電極124b，第一支電極124a連接於第一主幹電極124b，第一支電極124a與第一主幹電極124b的延伸方向不同。舉例而言，第一支電極124a的至少一部份的延伸方向平行於配向方向AD，第一主幹電極124b的延伸方向垂直於配向方向AD。如圖所示，第一主幹電極124b鄰近第二資料線DL2且其延伸方向平行於第二資料線 DL2的延伸方向。第一主幹電極124b連接第一主動元件121之汲極121D。
第二畫素電極125設置於共通電極123上且電性連接第二主動元件122。於本發明之部分實施方式中，第二畫素電極125包含多個第二支電極125a及第二主幹電極125b，第二支電極125a連接第二主幹電極125b，第二支電極125a與第二主幹電極125b的延伸方向不同。舉例而言，第二支電極125a的延伸方向平行於配向方向AD，第二主幹電極125b的延伸方向垂直於配向方向AD。如圖所示，第二主幹電極125b鄰近第一資料線DL1且其延伸方向平行於第一資料線DL1的延伸方向。第二主幹電極125b連接第二主動元件122之汲極122D。
於部分實施方式中，畫素結構100可以更包含黑色矩陣BM，其由穿透率較低的材料所形成，例如黑色油墨。黑色矩陣BM具有開口區OA，如第1B(c)圖所示。於此，共通電極123、第一畫素電極124的第一支電極124a、第二畫素電極125的第二支電極125a設置於開口區OA，進而達到顯示效果。於本實施方式中，第一閘極線GL1及第二閘極線GL2相鄰設置於開口區OA(參照第1B(c)圖)外且位於畫素單元120的同一側。當然不應以此限制本發明之範圍，於其他實施方式中，第一閘極線GL1及第二閘極線GL2可設置於開口區OA外且位於畫素單元120的相對兩側。
第1E圖為沿第1A圖之線1E-1E之剖面示意圖。請同時參考第1A圖至第1E圖。第一主幹電極124b與第二主幹電極125b分別設置於畫素單元120的相對兩側，且第一支電極 124a由第一主幹電極124b往第二主幹電極125b的方向延伸，而第二支電極125a由第二主幹電極125b往第一主幹電極124b的方向延伸。於此，第一支電極124a於基板110上的投影和第二支電極125a於基板110上的投影交替排列。第一支電極124a與第二支電極125a之間有適當的間隔GA，藉此，共通電極123與第一支電極124a或第二支電極125a的電場能由該間隔GA竄出，進而達到邊緣電場效應(Fringe Field Switching；FFS)以控制液晶。
參考第1C圖至第1E圖。畫素單元120包含配向膜130，設置在第二畫素電極125上。於部分實施方式中，配向膜130可以由聚醯亞胺(polyimide)組成，並可透過適當配向方法(例如摩擦)，使配向膜130具有前述之配向方向AD。或者，配向膜130以可為其他適當材料，並透過蒸著、光配向、離子束配向、奈米微結構印刷等方式而具有前述之配向方向AD。
於本實施方式中，於垂直基板方向VD上，第二畫素電極125設置於第一畫素電極124(例如第一支電極124a)之上方。當然，本發明不以此為限，於其他實施方式中，第一畫素電極124可設置於第二畫素電極125之上方。
於此，畫素結構100還包含液晶層LC以及對向基板150，液晶層LC夾設於基板110以及對向基板150之間。於本發明之部分實施方式中，黑色矩陣BM可以選擇性地設置於基板110或對向基板150朝向液晶層LC的一側。更甚者，畫素結構100還可包含彩色濾光層，其選擇性地設置於基板110或 對向基板150朝向液晶層LC的一側。
在畫素結構100中，共通電極123、第一畫素電極124以及第二畫素電極125彼此分隔開來。具體而言，畫素結構100包含前述之基板110、閘極介電層GI、介電層ID、第一絕緣層BP1、第二絕緣層BP2以及第三絕緣層BP3。第一主動元件121之半導體層121E與第二主動元件122之半導體層122E設置於基板110上，第一閘極線GL1(閘極121G)及第二閘極線GL2(閘極122G)設置於基板110上，閘極介電層GI位於第一主動元件121之閘極121G和其半導體層121E之間，且位於第二主動元件122之閘極122G和其半導體層122E之間。介電層ID覆蓋第一及第二閘極線GL1、GL2。第一及第二資料線DL1、DL2、第一以及第二主動元件121、122之源極121S、122S與汲極121D、122D設置於介電層ID上，第一絕緣層BP1覆蓋第一及第二資料線DL1、DL2、第一以及第二主動元件121、122之源極121S、122S與汲極121D、122D。共通電極123設置於第一絕緣層BP1上，第二絕緣層BP2覆蓋共通電極123。第一畫素電極124設置於第二絕緣層BP2上，第三絕緣層BP3覆蓋第一畫素電極124。第二畫素電極125設置於第三絕緣層BP3上。於此，閘極介電層GI、介電層ID、第一絕緣層BP1以及第二絕緣層BP2第三絕緣層BP3設有多個通孔，以使各個畫素電極分別電性連接主動元件。共通電極123具有開口123O，以使第一畫素電極124、第二畫素電極125分別通過開口123O電性連接第一以及第二主動元件121、122。如此一來，共通電極123、第一畫素電極124以及第二畫素電極125 互相電性隔離。
藉由上述設置，畫素單元120的第一畫素電極124以及第二畫素電極125可分別由第一閘極線GL1及第二閘極線GL2獨立控制。藉此，畫素結構100有兩種顯示狀態：第一顯示狀態以及第二顯示狀態，以供使用者自由選擇。第一顯示狀態：僅第二畫素電極125與共通電極123產生電場；第二顯示狀態：第一畫素電極124以及第二畫素電極125分別與共通電極123產生電場。於部分實施方式中，第一顯示狀態多使用於虛擬實境(Virtual Reality；VR)顯示中，第二顯示狀態多使用於一般顯示，藉此，畫素結構100所應用的顯示面板可具有虛擬實境顯示與一般顯示的切換功能，細部之操作流程，容後在述。
於本發明之部分實施方式中，第二畫素電極125包含至少一第二支電極125a，其寬度由第二支電極125a的第一側S1往第二支電極125a的第二側S2逐漸縮小。藉由此寬度縮小的設計，在第一顯示狀態時，第二畫素電極125與共通電極123之間的電場的能夠使液晶往特定方向旋轉，進而將液晶分成多個定義域(domian)並產生不連續線(disclination line)，從而提升第一顯示狀態時的反應速度。此設計有利於滿足虛擬實境對於反應速度的需求。
第1F圖為第1A圖之畫素結構100之局部放大示意圖。第二支電極125a具有兩側邊E1、E2，分別與配向方向AD夾正角與負角。舉例而言，側邊E1、E2分別與配向方向AD夾正θ1角和負θ2角，0度<θ1<90度，0度<θ2<90度。 於本實施方式中，θ1等於θ2。舉例而言，θ1與θ2皆為30度。於其他實施方式中，θ1不等於θ2。於部分實施例中，θ1可大於θ2。舉例而言，θ1為20度，θ2為30度。或者，於其他實施例中，θ1可大於θ2。舉例而言，θ1為30度，θ2為20度。
於本發明之部分實施方式中，至少一第一支電極124a包含第一部分124aa以及第二部分124ab，第二部分124ab連接第一部分124aa的一側。第一部分124aa與第二部分124ab的延伸方向不同。
於部分實施方式中，至少一第一支電極124a之第一部分124aa的延伸方向平行於配向方向AD。換句話說，第一支電極124a之第一部分124aa的延伸方向與配向方向AD的夾角為0度。舉例而言，第一支電極124a之第一部分124aa的延伸方向平行於第二支電極125a的延伸方向。於部分實施方式中，第二部分124ab的延伸方向與配向方向AD夾θ3角，0度<θ3<90度。於此，同一個第一部分124aa可以連接一或二個第二部分124ab，同一個第一部分124aa所連接的第二部分124ab的延伸方向可相同。
藉由上述設置，第一支電極124a之第一部分124aa對於液晶分子的旋轉的影響較小，液晶分子的旋轉受到第一支電極124a之第二部分124ab的影響較大。於本發明之部分實施方式中，θ3的補角大於θ1與θ2。換句話說，(90°-θ3)>θ1，且(90°-θ3)>θ2。藉此，液晶分子的旋轉受到第一支電極124a之第二部分124ab的影響大於第二支電極125a 的影響。而能在第二顯示狀態時，主導液晶分子的旋轉，而有一致的旋轉方向。
於部分實施方式中，第一支電極124a的寬度一致。換句話說，第一部分124aa以及第二部分124ab具有相同的寬度L3。舉例而言，寬度L3的範圍大約為0.5微米至10微米。當然本發明不以此為限，於其他實施方式中，第一部分124aa以及第二部分124ab可具有不同的寬度。
於本實施方式中，第二支電極125a的第一側S1的寬度L1大於第二支電極125a的第二側S2的寬度L2，當然不應以此限制本發明之範圍，於其他實施方式中，第一側S1的寬度L1可小於第二側S2的寬度L2。舉例而言，第一側S1的寬度L1大約為0.5至10毫米，第二側S2的寬度L2大約為0.5至10毫米。
於部分實施方式中，第二支電極125a的形狀為梯形，其第一側S1平行於第二側S2，然本發明不以此為限。於其他實施方式中，第二支電極125a可以視其他形狀，且能滿足第二支電極125a的兩側邊E1、E2分別與配向方向AD夾正角與負角的設計。容後再述。
於部分實施方式中，於第一支電極124a的轉角處(第一部分124aa以及第二部分124ab的連接處)，該間隔GA具有適當的寬度L4、L5，其範圍大約為0.5微米至10微米。在此，所稱的寬度L4、L5為第一支電極124a的第一部分124aa與第二支電極125a於垂直配向方向AD的方向上的最短距離。
於此，共通電極123、第一畫素電極124以及第二 畫素電極125可以由透明導電材料所形成，例如透明導電氧化物(transparent conductive oxide；TCO)、奈米金屬網格或其他適合的材料等。舉例而言，透明導電氧化物可以是金屬氧化物(例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、其它合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層)。於其他實施方式中，共通電極123、第一畫素電極124以及第二畫素電極125可由反射式導電材料所組成，例如銀、銅、鈦等。共通電極123、第一畫素電極124以及第二畫素電極125的材料可以相同或不同。
於此，以配向方向AD平行於第一閘極線GL1及第二閘極線GL2為例來說明本實施方式，但不應以此限制本發明的範圍。於部分實施方式中，配向方向AD可平行於第一資料線DL1及第二資料線DL2(參考第3圖)。於本發明各實施方式的圖中，配向方向AD的箭號所指的方向不應限制本發明的範圍。舉例而言，配向方向AD亦可以與箭號所指的方向相反。舉例而言，於本實施方式中，配向方向AD可以是正X方向或負X方向。
應了解到，在此雖然第一畫素電極124以及第二畫素電極125包含主幹電極以及支電極，但不應以此限制本發明之範圍。於部分實施方式中，第一畫素電極124僅包含第一支電極124a，而不包含第一主幹電極124b。於部分實施方式中，第二畫素電極125僅包含第二支電極125a，而不包含第二主幹電極125b，例如當配向方向AD平行於第一資料線DL1及第二資料線DL2時。
第2A圖為根據第1A圖之畫素結構100之光學模擬圖。第2B圖為根據本發明之部分實施方式的畫素結構之操作方塊圖。在步驟310，使用者可以隨需求選擇第一顯示狀態以及第二顯示狀態。第2A圖之(a)圖為第一顯示狀態(例如虛擬實境顯示模式)下的畫素結構100之光學模擬圖。第2A圖之(b)圖為第二顯示狀態(例如一般顯示模式)下的畫素結構100之光學模擬圖。同時參考第1A圖、第2A圖與第2B圖。為方便說明起見，在此定義共通電極123、第一畫素電極124以及第二畫素電極125分別具有電壓V123、V124以及V125。第一畫素電極124和共通電極123具第一電壓差的絕對值△V1(即電壓V123-電壓V124的絕對值)，且第二畫素電極125和共通電極123具第二電壓差的絕對值△V2(即電壓V123-電壓V125的絕對值)。
當使用者選擇第一顯示狀態(例如虛擬實境顯示模式)時，參照步驟320，透過畫素結構的控制系統(未繪示)控制前述的主動元件、資料線、掃描線，而使第一電壓差的絕對值△V1實質上等於零，第二電壓差的絕對值｜△V2｜實質上大於零。如此一來，同時參考第1圖與第2A圖的(a)圖，此時，僅第二畫素電極125與共通電極123產生電場，第一支電極124a可與共通電極123具有相同電位，或者第一支電極124a可為浮接(floating)。此時，液晶分子朝向第二支電極125a與共通電極123的電場的方向旋轉。如此一來，因為側邊E1、E2分別與配向方向AD夾正角與負角的設計，相鄰的第二支電極125a之間，液晶旋轉角度有正負差異，而形成多個定義域 (domian)與切割各個定義域的不連續線(disclination line)。
在第一顯示狀態(例如虛擬實境顯示模式)下，畫素單元120的開口區內有穿透區TA與非穿透區NTA，非穿透區NTA的穿透率小於穿透區TA的穿透率。具體而言，非穿透區NTA為不連續線所在的區域，而穿透區TA則為各個定義域所在的區域。相鄰的兩個定義域的液晶的旋轉方向不同。於此，非穿透區NTA和第二畫素電極125於垂直基板方向VD上重疊。
當使用者選擇第二顯示狀態(例如一般顯示模式)時，參照步驟330，透過畫素結構的控制系統(未繪示)控制前述的主動元件、資料線、掃描線，而使第一電壓差的絕對值｜△V1｜實質上大於零，第二電壓差的絕對值｜△V2｜實質上大於零。同時參考第1圖與第2A圖的(b)圖，此時，第一支電極124a以及第二支電極125a分別與共通電極123產生電場，液晶分子受到這些電場的影響而旋轉。於此，第一支電極124a的第二部分124ab與共通電極123的電場對於液晶分子的旋轉力矩大於第二支電極125a與共通電極123的電場對於液晶分子的旋轉力矩，因此，液晶分子傾向於朝向第一支電極124a的第二部分124ab與共通電極123的電場的方向旋轉。據此，在一般顯示模式下，使第一支電極124a之間的液晶分子受到第一支電極124a的第二部分124ab主導而皆朝同一方向旋轉，而不會產生不連續線，使開口區OA整體為穿透區。
於本發明之部分實施方式中，由於第一顯示狀態(例如虛擬實境模式)時，參照步驟320，畫素單元120之不連 續線較多，於第一顯示狀態(例如虛擬顯示模式)時畫素單元120之反應時間小於第二顯示狀態(例如一般實境模式)時畫素單元120之反應時間，換句話說，第一顯示狀態(例如虛擬實境模式)時畫素單元120之反應速度較第二顯示狀態(例如一般顯示模式)時畫素單元120之反應速度為快。於本發明之部分實施方式中，於第二顯示狀態(例如一般顯示模式)時，參照步驟350，由於畫素單元120之不連續線較少，畫素單元120之穿透率大於第一顯示狀態(例如虛擬實境模式)時畫素單元120之穿透率。
第3圖為根據本發明之另一實施方式之畫素結構100之上視示意圖。本實施方式與前述實施方式的差別在於：本實施方式中，配向方向AD可平行於第一資料線DL1及第二資料線DL2。
如同前述實施方式中的第一畫素電極124以及第二畫素電極125，第一支電極124a與第二支電極125a朝向配向方向AD延伸，其中第二支電極125a的寬度由第二支電極125a的第一側S1往第二支電極125a的第二側S2逐漸縮小。於此，第二畫素電極125不包含第二主幹電極125b。
本實施方式的其他細節大致如前所述，在此不再贅述。
第4圖為根據本發明之另一實施方式之畫素結構之剖面示意圖。於本發明之部分實施方式中，於垂直基板方向VD上，第一畫素電極124設置於第二畫素電極125之上方。如前所述，藉由第一絕緣層BP1、第二絕緣層BP2以及第三絕緣 層BP2，共通電極123、第一畫素電極124以及第二畫素電極125互相電性隔離。
本實施方式的其他細節大致如前所述，在此不再贅述。
第5圖為根據本發明之多種實施例之畫素結構100之電極配置上視示意圖。以下列舉實施例(a)至實施例(f)。
在實施例(a)中，如同前述第1A圖的實施方式，第二支電極125a的第一側S1鄰近第二主幹電極125b，第二支電極125a的第二側S2遠離第二主幹電極125b。換句話說，第二支電極125a的寬度由鄰近第二主幹電極125b往遠離第二主幹電極125b逐漸縮小。
實施例(b)與實施例(a)相似，其差異在於：第二支電極125a的第一側S1遠離第二主幹電極125b，第二支電極125a的第二側S2鄰近第二主幹電極125b。換句話說，第二支電極125a的寬度由遠離第二主幹電極125b往鄰近第二主幹電極125b逐漸縮小。
在實施例(c)與實施例(a)相似，其差異在於：第二支電極125a的形狀為部分橢圓形或半橢圓形。
在實施例(d)與實施例(a)相似，其差異在於：第二支電極125a的形狀為三角形。舉例而言，第二支電極125a的形狀可為等邊三角形。於此，第二支電極125a的寬度由鄰近第二主幹電極125b往遠離第二主幹電極125b逐漸縮小。
在實施例(e)與實施例(a)相似，其差異在於：第二支電極125a具有一窄部分NP與一寬部分WP。寬部分WP的 寬度大於窄部分NP的寬度。窄部分NP的側邊與寬部分WP的側邊有外角β，外角β小於180度，大於90度。於此，第二支電極125a的寬度由鄰近第二主幹電極125b往遠離第二主幹電極125b逐漸縮小。
在實施例(f)與實施例(a)相似，其差異在於：第二支電極125a的寬度由遠離第二主幹電極125b往鄰近第二主幹電極125b逐漸縮小。
上述各個實施例的其他細節大致上如前所述，在此不在贅述。
第6A圖為根據本發明之再一實施方式之畫素結構100之上視示意圖。第6B圖為沿第6A圖之線6B-6B之剖面示意圖。於此，為了便於說明，圖示省略了第一閘極線GL1、第二閘極線GL2、第一主動元件121與第二主動元件122的源極、閘極以及半導體層，以上實施方式的其他細節大致如前所述，在此不再贅述。本實施方式與第1A圖的實施方式相似，差別在於：第一畫素電極124包含多個第一支副電極124c，其中第一支副電極124c與第一支電極124a連接第一主幹電極124b的同一側，且第一支副電極124c與第一支電極124a交替設置。第一支副電極124c於基板110上的正投影位於第二支電極125a於基板110上的正投影內。本實施方式中，第二畫素電極125設置於第一畫素電極124之上方。藉由此設置，在第一顯示狀態(例如虛擬實境顯示模式)下，第二支電極125a與第一支副電極124c之間的電容提升而可增加畫素的儲存電容，降低穿通(Feed through)電壓，進而降低或避免閃爍(flicker) 現象。
於此，第一支副電極124c的延伸方向可平行於配向方向AD，其中第一支副電極124c的寬度可以一致，而具有不同於第二支電極125a的形狀，當然不應以此限制本發明之範圍。於其他實施方式中，可以適當調整第一支副電極124c的形狀，以配合第二支電極125a的形狀。
第7圖為根據本發明之又一實施方式之畫素結構之上視示意圖。本實施方式與第6A圖的實施方式相似，差別在於：本實施方式中，第一支副電極124c的寬度從靠近第一主幹電極124b的一側往遠離第一主幹電極124b的一側逐漸變大。且，第二支電極125a的寬度由遠離第二主幹電極125b的一側往靠近第二主幹電極125b的一側逐漸變大。於部分實施方式中，第一支副電極124c的側邊E3、E4的斜率平行於第二支電極125a的側邊E1、E2的斜率。藉此，第一支副電極124c的形狀配合第二支電極125a的形狀。本實施方式的其他細節大致如前所述，在此不再贅述。藉此，儲存電容可更大，進而可更降低或避免閃爍(flicker)現象。
第8圖為根據本發明之另一實施方式之畫素結構之上視示意圖。本實施方式與第6A圖的實施方式相似，差別在於：本實施方式中，第一支副電極124c的寬度從靠近第一主幹電極124b的一側往遠離第一主幹電極124b的一側逐漸縮小。且，第二支電極125a的寬度由遠離第二主幹電極125b的一側往靠近第二主幹電極125b的一側逐漸縮小。於部分實施方式中，第一支副電極124c的側邊E3、E4的斜率平行於第二 支電極125a的側邊E1、E2的斜率。藉此，第一支副電極124c的形狀配合第二支電極125a的形狀。本實施方式的其他細節大致如前所述，在此不再贅述。
本發明之部分實施方式提供一種畫素結構，其具有兩種互相錯開的第一與第二支電極，並設計其中第二支電極的兩側邊分別與配向方向夾正角與負角。藉此，在第一顯示狀態，可以僅以第二支電極產生電場，進而將液晶分成多個定義域(domian)並產生不連續線(disclination line)，從而提升第二顯示狀態時的反應速度。在第二顯示狀態，可以第一與第二支電極產生電場，從而達到較高的亮度。此外，本發明還透過設計第一支副電極提升儲存電容，降低穿通(Feed through)電壓，從而降低或避免閃爍現象。
雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種畫素結構，包含：一基板；一第一閘極線及一第二閘極線，設置於該基板上；一第一資料線及一第二資料線，設置於該基板上且與該第一閘極線及該第二閘極線交錯；以及至少一畫素單元，設置於該基板上，其中該第一閘極線及該第二閘極線相鄰設置於該畫素單元之同一側且該第一資料線及該第二資料線分別位於該畫素單元之相對兩側，該畫素單元包含：一第一主動元件與一第二主動元件，電性連接該第一資料線且分別電性連接對應之該第一閘極線及該第二閘極線；一共通電極，電性連接一共通電位源；一第一畫素電極，設置於該共通電極上且電性連接該第一主動元件；以及一第二畫素電極，設置於該共通電極上且電性連接該第二主動元件，其中該第二畫素電極包含複數第二支電極，至少一該些第二支電極的寬度由該至少一該些第二支電極的一第一側往該至少一該些第二支電極的一第二側逐漸縮小。
  2. 如請求項1所述之畫素結構，更包含：一配向膜，設置在該第二畫素電極上，其中該配向膜具 一配向方向，該些第二支電極的延伸方向平行於該配向方向。
  3. 如請求項1所述之畫素結構，更包含：一配向膜，設置在該第二畫素電極上，其中該配向膜具一配向方向，該至少一該些第二支電極具有兩側邊，分別與該配向方向夾正θ1角和負θ2角，0度<θ1<90度，0度<θ2<90度。
  4. 如請求項1所述之畫素結構，其中該第一畫素電極包含一第一主幹電極及複數第一支電極連接於該第一主幹電極，該些第一支電極於該基板上的投影和該些第二支電極於該基板上的投影交替排列。
  5. 如請求項4所述之畫素結構，其中於一垂直基板方向上，該第二畫素電極設置於該第一畫素電極之上方，該第一畫素電極更包含複數第一支副電極連接於該第一主幹電極，該些第一支副電極於該基板上的投影位於該些第二支電極於該基板上的投影內。
  6. 如請求項5所述之畫素結構，其中該第一支副電極的寬度朝一方向逐漸縮小，該第二支電極的寬度朝該方向逐漸縮小。
  7. 如請求項4所述之畫素結構，其中至少一該 些第一支電極包含一第一部分，該至少一該些第一支電極之該第一部分的延伸方向平行於該些第二支電極的延伸方向。
  8. 如請求項7所述之畫素結構，更包含：一配向膜，設置在該第二畫素電極上，其中該配向膜具一配向方向，該至少一該些第一支電極之該第一部分的延伸方向平行於該配向方向。
  9. 如請求項7所述之畫素結構，更包含：一配向膜，設置在該第二畫素電極上，其中該配向膜具一配向方向，其中該至少一該些第一支電極更包含一第二部分，連接該第一部分的一側，其中該第二部分的延伸方向與該配向方向夾θ3角，0度<θ3<90度。
  10. 如請求項9所述之畫素結構，其中該至少一該些第二支電極具有一側邊，與該配向方向夾θ1角，其中θ3的補角大於θ1。
  11. 如請求項4所述之畫素結構，其中該些第一支電極的寬度一致。
  12. 如請求項4所述之畫素結構，其中該第一主幹電極的延伸方向平行於該第一資料線的延伸方向。
  13. 如請求項1所述之畫素結構，其中於一垂直基板方向上，該第二畫素電極設置於該第一畫素電極之上方。
  14. 如請求項1所述之畫素結構，其中於一垂直基板方向上，該第一畫素電極設置於該第二畫素電極之上方。
  15. 如請求項1所述之畫素結構，其中該第二畫素電極更包含一第二主幹電極，該第二主幹電極連接該第二主動元件之一汲極，該些第二支電極連接該第二主幹電極，該些第二支電極的該第一側鄰近該第二主幹電極，該些第二支電極的該第二側遠離該第二主幹電極。
  16. 如請求項15所述之畫素結構，其中該第二主幹電極的延伸方向平行於該第一資料線的延伸方向。
  17. 如請求項1所述之畫素結構，其中該第二畫素電極更包含一第二主幹電極，該第二主幹電極連接該第二主動元件之一汲極，該些第二支電極連接該第二主幹電極，該些第二支電極的該第一側遠離該第二主幹電極，該些第二支電極的該第二側鄰近該第二主幹電極。
  18. 如請求項1所述之畫素結構，其中該第一畫素電極和該共通電極具一第一電壓差，且該第二畫素電極和該共通電極具一第二電壓差，於一第一顯示狀態時，該第一 電壓差實質上等於零，該第二電壓差的絕對值實質上大於零。
  19. 如請求項18所述之畫素結構，其中於該第一顯示狀態時，該畫素單元具有一穿透區與一非穿透區，該非穿透區和該第二畫素電極於一垂直基板方向上重疊。
  20. 如請求項18所述之畫素結構，其中於一第二顯示狀態時，該第一電壓差的絕對值實質上大於零，該第二電壓差的絕對值實質上大於零。
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