TWI403787B - 液晶顯示面板 - Google Patents

Description

液晶顯示面板

本發明是有關於一種顯示面板，且特別是有關於一種浮置電極開關(floating electrode switching,FES)顯示面板。

目前市場對於薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)皆朝向高對比(contrast ratio)、無灰階反轉(gray scale inversion)、高亮度(brightness)、高色飽和度(color saturation)、快速反應(response)以及廣視角(viewing angle)等方向發展。目前常見的廣視角技術包括：扭轉向列型液晶(TN)加上廣視角膜(wide viewing film)、共平面切換式(In-Plane Switching，IPS)液晶顯示器、邊際場切換式(Fringe Field Switching，FFS)液晶顯示器與多域垂直配向式(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)液晶顯示器。

除了上述幾種廣視角液晶顯示器之外，目前已經發展出一種浮置電極開關(floating electrode switching,FES)液晶顯示器。FES液晶顯示器是在上基板上另外形成浮置電極以及共用電極。因此，FES液晶顯示器除了利用下基板的畫素電極與共用電極之間的電場來控制液晶分子的扭轉之外，還利用上基板的浮置電極與共用電極之間的電場來控制液晶分子的扭轉。然而，FES液晶顯示器中的浮置電極的電壓準位是由浮置電極與下基板的畫素電極之間的電容耦合效應(capacitance coupling)來產生。若浮置電極與畫 素電極的距離太大將使得浮置電極與畫素電極之間的電容耦合效應不足。如此，將使得上基板的浮置電極得不到足夠的電壓，使得浮置電極與共用電極之間的電場強度不足，進而使靠近上基板的液晶分子容易有轉向不足的問題。

本發明提供一種顯示面板，其可以解決傳統FES液晶顯示器存在浮置電極與畫素電極之間的電容耦合效應不足的問題。

本發明提出一種顯示面板，其包括第一基板、第二基板、位於第一基板與第二基板之間的間隙物以及顯示介質。第一基板包括第一基底、位於第一基底上掃描線以及資料線、與掃描線及資料線電性連接的主動元件、與主動元件電性連接的畫素電極以及與畫素電極電性絕緣並且彼此交錯配置的第一共用電極。第二基板包括第二基底、位於第二基底上且對應第一基板之第一共用電極配置的第二共用電極、與第二共用電極電性絕緣並對應第一基板之畫素電極配置的浮置電極。

基於上述，本發明在第一基板與第二基板之間設置間隙物，藉由間隙物以縮短浮置電極與畫素電極之間的距離。如此一來，便可以增加浮置電極與畫素電極之間的電容耦合效應，以使浮置電極得到足夠的電壓接，進而使浮置電極與共用電極之間具有足夠強的電場。因此，傳統FES液晶顯示器在靠近上基板的液晶分子容易有轉向不足的問 題便可以獲得解決。

為讓本發明之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。

圖1是根據本發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖。圖2A是圖1之顯示面板的第一基板的上視圖。圖2B是圖1之顯示面板的第二基板的上視圖。特別是，圖1是對應圖2A與圖2B之剖面線A-A’的剖面圖。此外，以下圖式僅繪示出此顯示面板的其中一個畫素結構為例來說明。一般而言，顯示面板是由多個陣列排列的畫素結構所構成，此領域技術人員根據本說明書以及圖式的說明應當可以瞭解本發明所述之顯示面板的結構。請同時參照圖1、圖2A以及圖2B，本實施例之顯示面板包括第一基板100、第二基板200、位於第一基板100與第二基板200之間的間隙物130以及顯示介質300。

第一基板100包括第一基底102、掃描線SL以及資料線DL、主動元件T、畫素電極110以及第一共用電極120。

第一基底102主要是用來承載第一基板100之元件之用，其材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。

掃描線SL以及資料線DL設置在第一基底102上。 掃描線SL與資料線DL彼此交錯設置。換言之，資料線DL的延伸方向與掃描線SL的延伸方向不平行，較佳的是，資料線DL的延伸方向與掃描線SL的延伸方向垂直。另外，掃描線SL與資料線DL屬於不同的膜層。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、或是金屬材料與其它導材料的堆疊層。

主動元件T與掃描線SL以及資料線DL電性連接。更詳細而言，主動元件T包括閘極G、通道C、源極S以及汲極D。閘極G掃描線SL電性連接。通道CH位於閘極G的上方。源極S以及汲極D位於通道CH的上方，且源極S與資料線DL電性連接。上述之主動元件T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，上述之主動元件T也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。根據本實施例，主動元件T的閘極G上方更覆蓋有絕緣層104，其又可稱為閘極絕緣層。另外，在主動元件T的上方更覆蓋有另一絕緣層108，其又可稱為保護層。絕緣層104、108的材料可為無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料或上述之組合。

畫素電極110設置在第一基底102上，且與主動元件T的汲極D電性連接。根據本實施例，畫素電極110是設 置在絕緣層108上，且畫素電極110是藉由接觸窗140而與主動元件T的汲極D電性連接。畫素電極110例如是透明導電層，其包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。

第一共用電極120設置在第一基底102上，且與畫素電極110電性絕緣。特別是，第一共用電極120與畫素電極110彼此交錯設置。第一共用電極120例如是透明導電層，其包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。

根據本實施例，畫素電極110與第一共用電極120分別具有分支狀圖案。更詳細來說，如圖2A所示，畫素電極110是由設置在上電極106上方(畫素結構的中間)的中間部110a與從中間部110a向畫素結構邊緣延伸的多個分支部110b所構成。而第一共用電極120是由位於此畫素結構邊緣的連接部120a與從連接部120a向畫素結構內部延伸的多個分支部120b所構成。特別是，畫素電極110的分支狀部110b與第一共用電極120的分支部120b彼此平行交錯設置。

根據本發明之一實施例，第一基板100上更包括共用電極線CL，其設置在畫素電極110的下方。共用電極線CL在此主要是作為電容器的下電極。此外，在共用電極線CL與畫素電極110之間更包括設置有上電極106，其中畫 素電極110與上電極層106之間亦透過接觸窗140而電性連接。因此，上電極106、共用電極線CL與位於上電極106與共用電極線CL之間的介電層(例如是絕緣層104)即構成儲存電容器。在此實施例中，由於主動元件T的汲極D是延伸至共用電極線CL上方而與上電極106連接，且畫素電極110與上電極層106之間又透過接觸窗140而電性連接。因此，通過主動元件T的驅動訊號便經由下電極106以及接觸窗140而傳遞至整個畫素電極110，並且儲存在下電極106與共用電極線CL所構成儲存電容器之中。

第二基板200包括第二基底202、第二共用電極220以及浮置電極210。

第二基底202主要是用來承載第二基板200之元件之用，其材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。

第二共用電極220位於第二基底202上，其對應第一基板100之第一共用電極120配置。更詳細來說，第二共用電極220與第一共用電極120對齊/重疊(overlap)設置，因此第二共用電極220可與第一共用電極120具有相同的圖案。根據本實施例，第二共用電極220具有分支狀圖案。更詳細來說，如圖2B所示，第二共用電極220是由位於此畫素結構邊緣的連接部220a與從連接部220a向畫素結構內部延伸的多個分支部220b所構成。此外，第二共用電極220例如是透明導電層，其包括金屬氧化物，例如是銦 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、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。根據本發明之一實施例，第一共用電極120與第二共用電極220是電性連接至一共同電壓。

浮置電極210位於第二基底202上且與第二共用電極220電性絕緣。特別是，浮置電極210是對應第一基板100之畫素電極110配置。更詳細來說，浮置電極210與畫素電極110對齊設置，因此浮置電極210可與畫素電極110具有相同的圖案。根據本實施例，浮置電極210具有分支狀圖案。更詳細來說，如圖2B所示，浮置電極210是位於畫素結構中間的中間部210a與從中間部210a向畫素結構邊緣延伸的多個分支部210b所構成，即多個分支部210b係從中間部210a向外延伸。因此，浮置電極210的分支狀部210b與第二共用電極220的分支部220b彼此平行交錯設置。此外，浮置電極210例如是透明導電層，其包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。

顯示介質300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是以液晶分子當作範例，但不限於此。再者，在本發明下列實施例中的液晶分子，較佳地，是以可被水平電場轉動或切換的液晶分子或者是可被橫向電場轉動或切換的液晶分子為範例，但不限於此。

間隙物130是設置在第一基板100與第二基板200之間。在圖1的實施例中，間隙物130是設置在第二基底202上，且浮置電極210覆蓋間隙物130。間隙物130例如是有機材質，較佳的是有機感光材質。根據本實施例，間隙物之厚度T約為3μm至4μm。特別是，覆蓋在間隙物130上的浮置電極210與對應的畫素電極110之間的間隙d約為0μm至2μm。根據本實施例，覆蓋在間隙物130上的浮置電極210與對應的畫素電極110之間的間隙d小於第一基板100與第二基板200之間的間隙(cell gap)D。間隙物130舉例係與該中間部210a至少部分重疊而不與該些分支部210b重疊。間隙物130舉例係與該畫素電極110至少部分重疊。

本實施例是在第二基底202上設置間隙物130，以縮短浮置電極210與畫素電極110之間的距離。由於浮置電極210與畫素電極110之間的距離的縮短可以增加浮置電極210與畫素電極110之間的電容耦合效應，因此浮置電極210便可得到足夠大的電壓準位。如此一來，浮置電極210與第二共用電極220之間便具有足夠強的電場，以控制靠近第二基板200的液晶分子300的扭轉。

上述圖1之實施例是在第二基底202上設置間隙物130以縮短浮置電極210與畫素電極110之間的距離，藉以增加浮置電極210與畫素電極110之間的電容耦合效應。然，本發明不限於此，以下更列舉其他可實施的實施例。

圖3是根據本發明另一實施例之顯示面板的剖面示意圖。圖3之實施例與圖1之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複贅述。圖3之實施例與圖1之實施例不同之處在於，覆蓋在間隙物130上的浮置電極210是直接接觸畫素電極110。換言之，浮置電極210與畫素電極110之間的沒有間隙(間隙為0)。因此，浮置電極210是直接與畫素電極110電性連接，也就是，畫素電極110與浮置電極210共電位。如此一來，浮置電極210與第二共用電極220之間便具有足夠強的電場，以控制靠近第二基板200的液晶分子300的扭轉。

圖4是根據本發明另一實施例之顯示面板的剖面示意圖。圖4之實施例與圖1之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複贅述。圖4之實施例與圖1之實施例不同之處在於，圖4所示之顯示面板更包括一絕緣層150，其是設置於畫素電極110與覆蓋在間隙物130上的浮置電極210之間。根據本實施例，絕緣層150是形成在第一基底102上，以覆蓋畫素電極110。絕緣層150例如是採用具有高介電常數的介電材料。而覆蓋在間隙物130上的浮置電極210則是直接與絕緣層150接觸。在此實施例中，由於浮置電極210與畫素電極110之間具有絕緣層150，藉由高介電常數介電材料的特性可以增加浮置電極210與畫素電極110之間的電容耦合效應。換言之，浮置電極210便可得到足夠大的電壓準位。如此一來，浮置電極210與第二共用電極220之間便具有足夠強的電 場，以控制靠近第二基板200的液晶分子300的扭轉。

圖5是根據本發明另一實施例之顯示面板的剖面示意圖。圖5之實施例與圖1之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複贅述。圖5之實施例與圖1之實施例不同之處在於間隙物130是位於第一基底102上，且畫素電極110覆蓋間隙物130。類似地，間隙物130之厚度約為3μm至4μm。此外，覆蓋在間隙物130上的畫素電極110與浮置電極210之間的間隙d約為0μm至2μm。根據本實施例，覆蓋在間隙物130上的畫素電極110與浮置電極210之間的間隙d小於第一基板100與第二基板200之間的間隙D。

圖6是根據本發明另一實施例之顯示面板的剖面示意圖。圖6之實施例與圖5之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複贅述。圖6之實施例與圖5之實施例不同之處在於覆蓋在間隙物130上的畫素電極110是直接接觸浮置電極210。換言之，浮置電極210與畫素電極110之間的沒有間隙(間隙為0)。因此，浮置電極210是直接與畫素電極110電性連接，也就是，畫素電極110與浮置電極210共電位。如此一來，浮置電極210與第二共用電極220之間便具有足夠強的電場，以控制靠近第二基板200的液晶分子300的扭轉。

圖7是根據本發明另一實施例之顯示面板的剖面示意圖。圖7之實施例與圖5之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複贅述。圖7之實施例與圖 5之實施例不同之處在於，圖7所示之顯示面板更包括一絕緣層150，其是設置於浮置電極210與覆蓋在間隙物130上的畫素電極110之間。根據本實施例，絕緣層150是形成在第二基底202上並覆蓋浮置電極210。絕緣層150例如是採用具有高介電常數的介電材料。而覆蓋在間隙物130上的畫素電極110則是直接與絕緣層150接觸。在此實施例中，由於浮置電極210與畫素電極110之間具有絕緣層150，藉由高介電常數介電材料的特性可以增加浮置電極210與畫素電極110之間的電容耦合效應。換言之，浮置電極210可得到足夠大的電壓準位。如此一來，浮置電極210與第二共用電極220之間便具有足夠強的電場，以控制靠近第二基板200的液晶分子300的扭轉。

圖8是根據本發明之一實施例之顯示面板的耦合電壓與面板穿透率的關係示意圖。請參照圖8，圖8的顯示面板中畫素電極與第一共用電極的寬度(width)與間距(space)比為3/5，且4.5、4.8、5表示輸入畫素電極的電壓值。由圖8可知，當浮置電極的耦合電壓為畫素電極的電壓(Vp)的0.8倍時，可得到較佳的面板穿透率。

綜上所述，本發明在第一基板上或是第二基板上設置間隙物，並且使浮置電極或是畫素電極覆蓋間隙物。換言之，本發明是藉由間隙物以縮短浮置電極與畫素電極之間的距離。如此一來，便可以增加浮置電極與畫素電極之間的電容耦合效應，以使浮置電極具有足夠大的電壓準位，進而使浮置電極與共用電極之間具有足夠強的電場。因 此，傳統FES液晶顯示器在靠近上基板的液晶分子容易有轉向不足的問題便可以獲得解決。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100‧‧‧第一基板

102‧‧‧第一基底

104、108‧‧‧絕緣層

106‧‧‧上電極

110‧‧‧畫素電極

110a‧‧‧中間部

110b‧‧‧分支部

120‧‧‧第一共用電極

120a‧‧‧連接部

120b‧‧‧分支部

130‧‧‧間隙物

150‧‧‧絕緣層

200‧‧‧第二基板

202‧‧‧第二基底

210‧‧‧浮置電極

210a‧‧‧中間部

210b‧‧‧分支部

220‧‧‧第二共用電極

220a‧‧‧連接部

220b‧‧‧分支部

300‧‧‧顯示介質

CL‧‧‧共用電極線

d、D‧‧‧間隙

T‧‧‧厚度

SL‧‧‧掃描線

DL‧‧‧資料線

T‧‧‧主動元件

G‧‧‧閘極

C‧‧‧通道

S‧‧‧源極

D‧‧‧汲極

圖1是根據本發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖。

圖2A是圖1之顯示面板的第一基板的上視圖。

圖2B是圖1之顯示面板的第二基板的上視圖。

圖3至圖7是根據本發明數個實施例之顯示面板的剖面示意圖。

圖8是根據本發明之一實施例之顯示面板的耦合電壓與面板穿透度的關係示意圖。

100‧‧‧第一基板

102‧‧‧第一基底

104、108‧‧‧絕緣層

106‧‧‧上電極

110‧‧‧畫素電極

120‧‧‧第一共用電極

130‧‧‧間隙物

200‧‧‧第二基板

202‧‧‧第二基底

210‧‧‧浮置電極

220‧‧‧第二共用電極

CL‧‧‧共用電極線

d、D‧‧‧間隙

T‧‧‧厚度

Claims (20)

1. 一種液晶顯示面板，包括：一第一基板，包括：一第一基底；一掃描線以及一資料線位於該第一基底上；一主動元件，其與該掃描線及該資料線電性連接；一畫素電極，其與該主動元件電性連接；以及一第一共用電極，其與該畫素電極電性絕緣並且彼此交錯配置；一第二基板，包括：一第二基底；一第二共用電極位於該第二基底上，其對應該第一基板之該第一共用電極配置；以及一浮置電極，其與該第二共用電極電性絕緣且對應該第一基板之該畫素電極配置；一間隙物，位於該第一基底與該第二基底之間；以及一顯示介質，位於該第一基板與該第二基板之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該浮置電極覆蓋該間隙物。
3. 如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示面板，其中該間隙物之厚度約為3μm至4μm。
4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示面板，其中覆蓋在該間隙物上的該浮置電極與該畫素電極之間具有一間隙，該間隙約為0μm至2μm。
5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示面板，其中覆蓋在該間隙物上的該浮置電極與該畫素電極之間的該間隙小於該第一基板與該第二基板之間的一間隙(cell gap)。
6. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示面板，其中覆蓋在該間隙物上的該浮置電極直接接觸該畫素電極。
7. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示面板，更包括一絕緣層，設置於該畫素電極與覆蓋在該間隙物上的該浮置電極之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該間隙物位於該第一基底上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之液晶顯示面板，其中該畫素電極覆蓋在該間隙物上，該間隙物之厚度約為3μm至4μm。
10. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示面板，其中覆蓋在該間隙物上的該畫素電極與該浮置電極之間具有一間隙，該間隙約為0μm至2μm。
11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示面板，其中覆蓋在該間隙物上的該畫素電極與該浮置電極之間的該間隙小於該第一基板與該第二基板之間的一間隙(cell gap)。
12. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示面板，其中覆蓋在該間隙物上的該畫素電極直接接觸該浮置電極。
13. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示面板，更包括一絕緣層，設置於該浮置電極與覆蓋在該間隙物上的該 畫素電極之間。
14. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該畫素電極與該浮置電極具有相同的圖案。
15. 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示面板，其中該畫素電極與該浮置電極分別具有一分支狀圖案。
16. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第一共用電極與該第二共用電極具有相同的圖案。
17. 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該第一共用電極與該第二共用電極分別具有一分支狀圖案。
18. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該第一共用電極與該第二共用電極電性連接至一共同電壓。
19. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該浮置電極包括：一中間部；以及多個從該中間部向外延伸的分支部，其中該間隙物與該中間部至少部分重疊而不與該些分支部重疊。
20. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該間隙物與該畫素電極至少部分重疊。