TWI393974B - 液晶顯示面板 - Google Patents

Description

液晶顯示面板

本發明係關於一種液晶顯示面板，尤指一種無畫面閃爍問題之液晶顯示面板。

液晶顯示面板(thin film transistor LCD)，主要是利用成矩陣狀排列的薄膜電晶體，配合適當的電子元件來驅動液晶畫素，以產生豐富亮麗的圖形。由於液晶顯示面板具有外型輕薄、耗電量少以及無輻射污染等特性，因此被廣泛地應用在筆記型電腦(notebook)、個人數位助理(PDA)等攜帶式資訊產品上，甚至已有逐漸取代傳統桌上型電腦之陰極射線管(CRT)監視器的趨勢。

請參考第1圖與第2圖，第1圖為習知液晶顯示面板的示意圖，第2圖為習知液晶顯示面板之各畫素之等效電路示意圖。如第1圖所示，液晶顯示面板10包含有一第一基板12、一第二基板14、一液晶層(圖未示)、複數條掃描線16、複數條資料線18以及複數個畫素20，其中複數條掃描線16與複數條資料線18設置於第一基板12上，且任二相鄰之掃描線16與任二相鄰之資料線18定義出一畫素20。此外，液晶顯示面板10另包含複數個閘極驅動晶片22以及複數個資料驅動晶片24，設置於第一基板12上，且閘極驅動晶片22係電性連接至各掃描線16之一訊號輸入端26，而資料驅動晶片24係電性連接至資料線18。如第2圖所示，各畫素20包含有一薄膜電晶體28、一耦合電容Cgd、一液晶電容Clc以及一儲存電容Cs。耦合電容Cgd係由薄膜電晶體28之閘極電極30與汲極電極32互相耦合所產生之寄生電容。液晶電容Clc則由各畫素20之一畫素電極33、一設置於第二基板14上之共通電極34以及液晶層所構成。儲存電容Cs由畫素電極33與一設置於第一基板上之共通線36相互耦合所產生。此外，薄膜電晶體28之源極電極38係電性連接至相對應之資料線18，且閘極電極32電性連接至相對應之掃描線16，而汲極電極32電性連接至畫素電極33。

當液晶顯示面板10開始顯示時，閘極驅動晶片22會依序將閘極訊號傳送至各掃描線16，再經由掃描線16開啟各薄膜電晶體28。於各薄膜電晶體28接收到閘極訊號時，資料驅動晶片24經由各資料線18傳送至各薄膜電晶體28之源極電極38的畫素訊號會開始儲存於汲極電極32與畫素電極。然後，停止傳送閘極訊號。此時畫素訊號會停留在畫素電極，並顯示出欲顯示之畫面。於顯示過程中，由於從傳送閘極訊號至停止傳送閘極訊號之過程中閘極電極30之電壓會下降一電壓差，並且閘極電極30係藉由耦合電容耦合於汲極電極32，因此畫素電極之電壓於停止傳送閘極訊號時亦會受到閘極電極30之電壓下降之影響而下降。此畫素電極之電壓變化係稱為餽路流電壓(feed-through voltage)，可由公式△Vp=[(Cgd)/(Clc+Cs+Cgd)]×△Vg計算出，其中△Vp為畫素電極之電壓變化量，△Vg為閘極電極30之電壓變化量。

因此，由於各掃描線可視為由複數個串聯電阻所構成，並且加上耦合電容、液晶電容與儲存電容之電容效應，使得閘極訊號從掃描線之訊號輸入端傳送至末端時會受到RC效應之影響，而從方形波轉變為有圓角化(rounded)之波形，使距離掃描線末端之畫素容易具有畫素電極之電壓充電不足之現象。並且，由於閘極電極之電壓變化量△Vg受到RC效應之影響，因此根據餽路流電壓之公式可知位於同一掃描線上之畫素亦會具有不同之畫素電極之電壓變化量，因而容易得到錯誤之畫素訊號，進而造成欲顯示之畫面亮度不足或畫面閃爍(flicker)之情形發生。

本發明之主要目的在於提供一種液晶顯示面板，用以解決顯示畫面亮度不足或畫面閃爍之問題。

為達上述之目的，本發明揭露一種液晶顯示面板，其包含一基板、複數條掃描線、複數條資料線以及複數個畫素。掃描線、資料線與畫素係設置於基板上，且各掃描線具有一訊號輸入端。各畫素係由任二相鄰之掃描線與任二相鄰之資料線所定義出，且各畫素包含一閘極電極、一閘極絕緣層、一半導體層、一汲極電極、一源極電極、一延伸電極、一畫素電極以及一第一耦合電容。閘極電極係設置於基板上，且電性連接至相對應之掃描線。閘極絕緣層係設置於閘極電極與基板上，且半導體層設置於閘極絕緣層上。汲極電極與源極電極設置於半導體層與閘極絕緣層上，且源極電極電性連接至相對應之資料線。延伸電極係設置於基板上，且延伸電極係為汲極電極之一延伸部，而延伸電極電性連接至汲極電極且未與閘極電極重疊。畫素電極設置於基板上，且電性連接至汲極電極。第一耦合電容係耦合於延伸電極與相對應之掃描線之間，其中於同一掃描線上，各延伸電極與相對應之掃描線產生之第一耦合電容之電容值係隨著各延伸電極與相對應之訊號輸入端間之距離增加而增加。

本發明係利用各畫素之延伸汲極電極之一部分以形成一延伸電極，並且與相對應之掃描線相耦合而產生一耦合電容，進而使耦合電容之電容值係隨著各延伸電極與訊號輸入端間之距離增加而增加，以解決畫面亮度不足或畫面閃爍之問題。

請參考第3圖，第3圖為本發明液晶顯示面板之上視示意圖。如第3圖所示，液晶顯示面板100包含一第一基板102、一第二基板104、一液晶層(圖未示)、複數條掃描線106、複數條資料線108以及複數個畫素110。第二基板104係為一彩色濾光片基板，且平行設置於第一基板102上，而第二基板104具有一共通電極(圖未示)設置於第二基板104面對第一基板102之一側上。液晶層係設置於第一基板102與第二基板104之間。掃描線106、資料線108與畫素110皆係設置於第一基板102上，且各畫素110係由任二相鄰之掃描線106與任二相鄰之資料線108所定義出，而各掃描線106具有一訊號輸入端112。此外，液晶顯示面板100另包含複數個閘極驅動晶片114以及複數個資料線驅動晶片116，設置於第一基板102上，並且閘極驅動晶片114係電線連接於掃描線106之訊號輸入端112，用以將閘極訊號傳送至掃描線106。資料驅動晶片116電性連接於資料線108，用以將畫素訊號傳送至資料線108。另外，本實施例之液晶顯示面板係以儲存電容於共通線上(Cs on common)之態樣為例，但本發明不以此為限。液晶顯示面板100另包含複數條共通線117，設置於第一基板102上。

為了更清楚說明本發明之畫素結構，以下將針對同一掃描線之畫素進行說明。請一併參考第3圖、第4圖與第5圖，第4圖為本發明第一實施例之液晶顯示面板於同一掃描線之畫素上視示意圖，第5圖為本發明第一實施例之液晶顯示面板沿AA’線之剖面示意圖。如第4圖第5圖所示，液晶顯示面板100之各畫素110包含一閘極電極118、一閘極絕緣層120、一半導體層122、一汲極電極124、一源極電極126、一延伸電極128、一保護層130以及一畫素電極132。閘極電極118係設置於第一基板102上，且電性連接至相對應之掃描線106。閘極絕緣層120設置於閘極電極118與第一基板102上，且半導體層122設置於閘極絕緣層120上。汲極電極124與源極電極126設置於半導體層122與閘極絕緣層120上，並且源極電極126電性連接至相對應之資料線108。閘極電極118、閘極絕緣層120、半導體層122、汲極電極124以及源極電極126係構成一薄膜電晶體130。畫素電極132係設置於第一基板102上，且電性連接至汲極電極124。此外，延伸電極128係設置於第一基板102上，且延伸電極128電性連接至汲極電極124，而值得注意的是，延伸電極128係為汲極電極124之一延伸部，並且為同一層金屬層，且鄰近於相對應之掃描線106，使延伸電極128與相對應之掃描線106相耦合以產生一第一耦合電容Cgd1。

於本實施例中，各延伸電極128係設置於相對應之薄膜電晶體130之外側，且未與閘極電極118以及掃描線106重疊，而各延伸電極128係與相對應之掃描線106平行，使第一耦合電容Cgd1成為一橫向電容。值得注意的是，於同一掃描線106上，由各延伸電極128與相對應之掃描線106相耦合之面積係隨著各延伸電極128與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而增加，亦即與相對應之掃描線106相耦合所產生之第一耦合電容Cgd1之電容值係隨著各延伸電極128與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而增加。本實施例之各延伸電極128與相對應之掃描線106相耦合之面積增加係藉由延長各延伸電極128沿著掃描線106之長度，但不限於此。另外，各畫素電極132係與相對應之共通線117部分重疊，因而互相耦合以產生一儲存電容Cs。並且，各閘極電極118與相對應之汲極電極124係具有一第二重疊區域134，使各閘極電極118與相對應之汲極電極124耦合產生一第二耦合電容Cgd2，而此第二耦合電容Cgd2係為一縱向電容。

以下將進一步說明本實施例藉由增加延伸電極來解決畫面亮度不足或畫面閃爍之問題。請參考第6圖，並且一併參考第3圖、第4圖與第5圖。第6圖為本發明第一實施例之液晶顯示面板於同一掃描線上之等效電路示意圖。如第4圖至第6圖所示，各畫素包含有一液晶電容Clc、一儲存電容Cs、一第一耦合電容Cgd1以及一第二耦合電容Cgd2。液晶電容Clc係由畫素電極132、共通電極136、以及液晶層138所組成之液晶單元所產生。本實施例之儲存電容Cs係耦合於畫素電極132與相對應之共通線117之間。此外，第一耦合電容Cgd1係耦合於各延伸電極128與相對應之掃描線106之間，且第二耦合電容Cgd2係耦合於各閘極電極118與相對應之汲極電極124之間。並且，閘極電極118係電性連接至相對應之掃描線106，且源極電極126電性連接至相對應之資料線108，而汲極電極124電性連接至液晶電容Clc之畫素電極132。

由此可知，本實施例計算餽路流電壓(feed-through voltage)之公式為△Vp=[(Cgd1+Cgd2)/(Clc+Cs+Cgd1+Cgd2)]×△Vg，其中△Vp為各畫素110之餽路流電壓，且△Vg為各閘極電極118之電壓變化量。並且，儲存電容Cs與液晶電容Clc皆約為第一耦合電容Cgd1與第二耦合電容Cgd2的數十倍，也就是說，Cs、Clc>>Cgd1、Cgd2，因此可將公式簡化為△Vp=[(Cgd1+Cgd2)/(Clc+Cs)]×△Vg。於本實施例中，由於各畫素110之畫素電極132與相對應之共通線117之重疊面積約略相同，因此儲存電容Cs大體上皆具有相同之電容值。並且，本實施例之各畫素110的液晶電容Clc亦大體上皆相同，且各畫素110之第二耦合電容Cgd2大體上皆具有相同之電容值。若考量掃描線106之RC效應，即表示各閘極電極118之電壓變化量△Vg會隨著各閘極電極118與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而減少，而餽路流電壓△Vp則可能會隨著下降。然而，值得注意的是，本實施例藉由於各畫素110中設置延伸電極128與相對應之掃描線106相耦合，以產生第一耦合電容Cgd1，因此根據本實施例之餽路流電壓公式，各畫素110之餽路流電壓△Vp可藉由調整第一耦合電容Cgd1之電容值而約略相同。於本實施例中，液晶顯示面板100係使各延伸電極128與相對應之掃描線106相耦合之面積隨著各延伸電極128與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而增加，因此可補償各閘極電極118之電壓變化量△Vg隨著各閘極電極118與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而減少之差異，進而解決畫面亮度不足或畫面閃爍之問題。此外，本發明之第二耦合電容Cgd2並不限於具有相同之電容值，第二耦合電容Cgd2亦可隨著各延伸電極128與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而增加，以增加補償各閘極電極118之電壓變化量。

然而，本發明之液晶顯示面板並不限於上述實施例之各延伸電極與相對應之掃描線相耦合之面積隨著各延伸電極與相對應之訊號輸入端間之距離增加而增加。為了易於比較各實施例間之差異，下述實施例與第一實施例相同之元件結構將使用相同標號，且相同結構之部分將不再贅述。請一併參考第3圖與第7圖，第7圖為本發明第二實施例之液晶顯示面板於同一掃描線之畫素上視示意圖。如第7圖所示，相較於第一實施例，於本實施例之液晶顯示面板150中，位於同一掃描線106上之各延伸電極128與相對應之掃描線106間之距離係隨著各延伸電極128與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而減少，並且於同一掃描線106之各延伸電極128與相對應之掃描線106相耦合之面積係約略相同，亦即各延伸電極128沿著掃描線106之長度並不會隨著各延伸電極128與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而改變。本實施例係調整各延伸電極128與相對應之掃描線106間之距離來達到所欲之第一耦合電容Cgd1可隨著各延伸電極128與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而增加。藉此，亦可補償閘極電極118之電壓變化量減少之差異。

此外，本發明之延伸電極並不限於未與掃描線部分重疊，亦可使延伸電極與相對應之掃描線部分重疊，進而調整其間之耦合電容。請一併參考第3圖與第8圖，第8圖為本發明第三實施例之液晶顯示面板於同一掃描線之畫素上視示意圖。如第8圖所示，相較於第一實施例，本實施例之液晶顯示面板200之各延伸電極128係與相對應之掃描線106具有一第一重疊區域202，使第一耦合電容Cgd1成為一縱向電容，並且各第一重疊區域202之面積係隨著各延伸電極128與相對應之訊號輸入端112間之距離增加而增加。

另外，本發明並不限於用於儲存電容於共通電極上之態樣，而本發明之液晶顯示面板亦可為儲存電容於閘極電極上(Cs on gate)之態樣。請一併參考第3圖與第9圖，第9圖為本發明第四實施例之液晶顯示面板之上視示意圖。如第9圖所示，相較於第一實施例，本實施例之液晶顯示面板250之各畫素110之儲存電容Cs係耦合於畫素電極132與相對應之掃描線106之間，亦表示各畫素110之畫素電極132係與相對應之掃描線106部分重疊。

綜上所述，本發明係利用各畫素之延伸汲極電極之一部分以形成一延伸電極，並且與相對應之掃描線相耦合而產生一耦合電容，進而調整各畫素之耦合電容，使耦合電容之電容值係隨著各延伸電極與訊號輸入端間之距離增加而增加。藉此可補償各閘極電極之電壓變化量隨著各閘極電極與相對應之訊號輸入端間之距離增加而減少之差異，使畫面亮度不足或畫面閃爍之問題得以解決。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．液晶顯示面板

12．．．第一基板

14．．．第二基板

16．．．掃描線

18．．．資料線

20．．．畫素

22．．．閘極驅動晶片

24．．．資料驅動晶片

26．．．訊號輸入端

28．．．薄膜電晶體

30．．．閘極電極

32．．．汲極電極

33．．．畫素電極

34．．．共通電極

36．．．共通線

38．．．源極電極

100．．．液晶顯示面板

102．．．第一基板

104．．．第二基板

106．．．掃描線

108．．．資料線

110．．．畫素

112．．．訊號輸入端

114．．．閘極驅動晶片

116．．．資料驅動晶片

117．．．共通線

118．．．閘極電極

120．．．閘極絕緣層

122．．．半導體層

124．．．汲極電極

126．．．源極電極

128．．．延伸電極

130．．．保護層

132．．．畫素電極

134．．．第二重疊區域

136．．．共通電極

138．．．液晶層

150．．．液晶顯示面板

200．．．液晶顯示面板

202．．．第一重疊區域

250．．．液晶顯示面板

Cgd1．．．第一耦合電容

Clc．．．液晶電容

Cs．．．儲存電容

Cgd2．．．第二耦合電容

第1圖為習知液晶顯示面板的示意圖。

第2圖為習知液晶顯示面板之各畫素之等效電路示意圖。

第3圖為本發明液晶顯示面板之上視示意圖。

第4圖為本發明第一實施例之液晶顯示面板於同一掃描線之畫素上視示意圖。

第5圖為本發明第一實施例之液晶顯示面板沿AA’線之剖面示意圖。

第6圖為本發明第一實施例之液晶顯示面板於同一掃描線上之等效電路示意圖。

第7圖為本發明第二實施例之液晶顯示面板於同一掃描線之畫素上視示意圖。

第8圖為本發明第三實施例之液晶顯示面板於同一掃描線之畫素上視示意圖。

第9圖為本發明第四實施例之液晶顯示面板之上視示意圖。

100．．．液晶顯示面板

102．．．第一基板

104．．．第二基板

106．．．掃描線

108．．．資料線

110．．．畫素

112．．．訊號輸入端

117．．．共通線

118．．．閘極電極

124．．．汲極電極

126．．．源極電極

128．．．延伸電極

132．．．畫素電極

134．．．第二重疊區域

Claims (8)

1. 一種液晶顯示面板，其包含：一基板；複數條掃描線，設置於該基板上，且各該掃描線具有一訊號輸入端；複數條資料線，設置於該基板上；以及複數個畫素，各該畫素係由任二相鄰之該等掃描線與任二相鄰之該等資料線所定義出，且各該畫素包含：一閘極電極，設置於該基板上，且電性連接至相對應之該掃描線；一閘極絕緣層，設置於該閘極電極與該基板上；一半導體層，設置於該閘極絕緣層上；一汲極電極與一源極電極，設置於該半導體層與該閘極絕緣層上，該源極電極電性連接至相對應之該資料線；一延伸電極，設置於該基板上，該延伸電極係為該汲極電極之一延伸部，且該延伸電極電性連接至該汲極電極且未與該閘極電極重疊，其中該延伸電極係未與該等掃描線重疊；一畫素電極，設置於該基板上，且電性連接至該汲極電極；以及一第一耦合電容，耦合於該延伸電極與相對應之該掃 描線之間，其中各該延伸電極係與相對應之該掃描線平行，使各該第一耦合電容成為一橫向電容；其中於同一掃描線上，各該延伸電極與相對應之該掃描線產生之該第一耦合電容之電容值係隨著各該延伸電極與相對應之該訊號輸入端間之距離增加而增加。
2. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中於同一掃描線上，各該延伸電極與相對應之該掃描線相耦合之面積係隨著各該延伸電極與相對應之該訊號輸入端間之距離增加而增加。
3. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中於同一掃描線上，各該延伸電極與相對應之該掃描線間之距離係隨著各該延伸電極與相對應之該訊號輸入端間之距離增加而減少。
4. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中各該畫素另包含一第二耦合電容，耦合於各該閘極電極與相對應之該汲極電極之間。
5. 如請求項4所述之液晶顯示面板，其中該等第二耦合電容大體上具有相同之電容值。
6. 如請求項4所述之液晶顯示面板，其中各該閘極電極與 相對應之該汲極電極係具有一第二重疊區域，使各該第二耦合電容成為一縱向電容。
7. 如請求項1所述之液晶顯示面板，其中各該畫素另包含一儲存電容，耦合於各該畫素電極與相對應之該掃描線之間。
8. 如請求項1所述之液晶顯示面板，另包含複數條共通線，設置於該基板上，且各該畫素另包含一儲存電容，耦合於各該畫素電極與相對應之該共通線之間。