TWI412853B - 畫素結構、主動元件陣列基板與液晶顯示面板 - Google Patents

Description

畫素結構、主動元件陣列基板與液晶顯示面板

本發明是有關於一種畫素結構、與具有此畫素結構的主動元件陣列基板及液晶顯示面板，且特別是有關於一種能提昇液晶效率(Liquid crystal efficiency)的畫素結構、與具有此畫素結構的主動元件陣列基板及液晶顯示面板。

在目前液晶顯示面板中，一般是採用垂直配向式(Vertical Alignment,VA)技術使液晶分子往特定方向傾倒，而達成廣視角要求。關於液晶顯示面板的垂直配向式技術，主要以多域垂直配向型(Multi-domain Vertically Alignment,MVA)與圖案垂直配向型(Pattern Vertically Alignment,PVA)為主。

圖1為習知的多域垂直配向型液晶顯示面板的剖面示意圖。請參照圖1，多域垂直配向型液晶顯示面板100包括：薄膜電晶體陣列基板110、彩色濾光基板120與液晶層130。薄膜電晶體陣列基板110具有元件基板112與畫素電極114，且在畫素電極114上刻畫有狹縫S。彩色濾光基板120具有濾光基板122與對向電極124，且在對向電極124上設置有突出物P。液晶層130具有複數個液晶分子132。

圖2為習知的圖案垂直配向型液晶顯示面板的剖面示意圖。請參照圖2，圖案垂直配向型液晶顯示面板102包括：薄膜電晶體陣列基板110、彩色濾光基板120與液晶層130。薄膜電晶體陣列基板110具有元件基板112與畫素電極114，且在畫素電極114上刻畫有狹縫S。彩色濾光基板120具有濾光基板122與對向電極124，且在對向電極124上也刻畫有狹縫S。利用上下的兩個狹縫S來產生電場E，以使液晶分子132 往特定方向傾倒。

不論是多域垂直配向型液晶顯示面板100或是圖案垂直配向型液晶顯示面板102，為了要獲得較佳的光學特性，在加電壓的過程中需使液晶分子132倒向45度的方向。更詳細地說，需將上述的狹縫S以45度方向刻畫在畫素電極114(或對向電極124)中，且將上述的突出物P以45度方向設置在對向電極124上。

然而，設置大量的狹縫S與突出物P將增加畫素結構的開口區的暗線數目，造成穿透率下降。另外，多域垂直配向型液晶顯示面板100的突出物P附近的液晶分子132具有預傾角，將造成暗態漏光及對比值下降。

有鑑於此，本發明提供一種畫素結構，在垂直配向模式時，此畫素結構能提供良好的液晶效率、穿透率、對比值與液晶反應時間。

本發明提供一種主動元件陣列基板，具有陣列排列的多數個畫素結構，能提供良好的液晶效率、穿透率、對比值與液晶反應時間。

本發明提供一種液晶顯示面板，具有上述的主動元件陣列基板，能夠顯示良好品質的影像。

基於上述，本發明提出一種畫素結構，設置在具有水平方向與垂直方向的基板上，且藉由掃描線與資料線而驅動。畫素結構包括：畫素電極以及主動元件。畫素電極具有第一延伸部、與連接到第一延伸部的第二延伸部，其中，第一延伸部與水平方向的第一夾角為θ度，第二延伸部與水平方向的第二夾角為(360-θ)度，而資料線平行於第一延伸部與第二延伸部，畫素電極還具有垂直於資料線的多數個狹縫。畫素電極經由主 動元件而電性連接到掃描線與資料線。

本發明還提出一種主動元件陣列基板，包括：基板、掃描線與資料線以及畫素結構。基板具有水平方向與垂直方向。掃描線與資料線設置於基板上。畫素結構設置於基板上，畫素結構藉由掃描線與資料線而驅動，畫素結構包括：畫素電極以及主動元件。畫素電極具有第一延伸部、與連接到第一延伸部的第二延伸部，其中，第一延伸部與水平方向的第一夾角為θ度，第二延伸部與水平方向的第二夾角為(360-θ)度，而資料線平行於第一延伸部與第二延伸部，畫素電極還具有垂直於資料線的多數個狹縫。畫素電極經由主動元件而電性連接到掃描線與資料線。

本發明又提出一種液晶顯示面板，包括：上述的主動元件陣列基板、彩色濾光基板以及液晶層。彩色濾光基板對向於主動元件陣列基板。液晶層位於主動元件陣列基板與彩色濾光基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一夾角為45度，該第二夾角為315度。

在本發明的一實施例中，上述的資料線與畫素電極之間相隔一間距。

在本發明的一實施例中，上述的間距的範圍是從3微米(μm)到10微米(μm)。

在本發明的一實施例中，上述的畫素電極的兩側均設置有資料線。

在本發明的一實施例中，上述的主動元件包括閘極、源極與汲極。閘極電性連接到對應的掃描線。源極電性連接到對應的資料線。汲極電性連接到對應的畫素電極。

在本發明的一實施例中，上述的狹縫是位於第一延伸部及第二延伸部的兩側，且構成一梳子狀結構。

在本發明的一實施例中，上述的畫素電極還包括：一第三延伸部，連接該第一延伸部與該第二延伸部。

在本發明的一實施例中，上述的彩色濾光基板包括：玻璃基板、彩色濾光層以及對向電極。彩色濾光層設置於玻璃基板上。對向電極設置於彩色濾光層上。

利用上述的方式，本發明使畫素電極本身(第一延伸部與第二延伸部)形成在液晶分子的傾倒方向上，可驅動液晶分子進行明確倒向。因此，本發明的畫素結構能提供良好的液晶效率、穿透率、對比值與液晶反應時間。

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3為本發明較佳實施例的一種畫素結構的俯視示意圖。請參照圖3，畫素結構200設置在具有水平方向X與垂直方向Y的基板G上，且藉由掃描線310與資料線320而驅動。畫素結構200包括：畫素電極210以及主動元件220。畫素電極210具有第一延伸部212、與連接到第一延伸部212的第二延伸部214，其中，第一延伸部212與水平方向X的第一夾角θ1為θ度，第二延伸部214與水平方向X的第二夾角θ2為(360-θ)度，而資料線320平行於第一延伸部212與第二延伸部214。

畫素電極210還具有垂直於資料線320的多數個狹縫FS，這些狹縫FS可位於第一延伸部212及第二延伸部214的兩側，並相隔一既定的距離，以提供後續液晶分子(未繪示) 的指向。此外，上述狹縫FS也可以稱為微狹縫，且在第一延伸部212及第二延伸部214的兩側構成梳子狀(jagger)或鋸齒狀(tooth)的結構。畫素電極210經由主動元件220而電性連接到掃描線310與資料線320。

在一實施例中，第一夾角θ1較佳為45度，第二夾角θ2較佳為315度。也就是說，在液晶分子進行倒向的方向(即45度角或315度角)上製作畫素電極210，亦即，使第一延伸部212在45度方向上延伸，且使第二延伸部214在315度方向上延伸。然而，本發明並不限定第一夾角θ1與第二夾角θ2的數值(即第一延伸部212與第二延伸部214的延伸方向)，端看液晶顯示面板的設計需求而定。

另外，當第一夾角θ1為45度，第二夾角θ2為315度時，如第一延伸部212與第二延伸部214之間的夾角為90度，且形成為圖3所示的”ㄑ形”畫素結構200。然而，本發明並不限定於此，只要第一延伸部212與水平方向X的第一夾角θ1為θ度，第二延伸部214與水平方向X的第二夾角θ2為(360-θ)度，那麼第一延伸部212與第二延伸部214互相連接處的角度可為任意值。

請繼續參照圖3，資料線320與畫素電極210之間相隔一間距D。此間距D的範圍例如是從3微米(μm)到10微米(μm)。更詳細而言，如圖3所示的畫素結構200直接利用資料線320與畫素電極210之間的間距D來作為主狹縫(Main slit)，用來使液晶分子進行明確的倒向。另外，調整間距D的範圍，可以改變使液晶分子倒向的電場的大小。

值得注意的是，在如圖3所示的畫素結構200中，畫素電極210的兩側均設置有資料線320。利用畫素電極210與兩側 的資料線320，來提供使液晶分子進行倒向的均勻電場。特別是，畫素電極210具有垂直於資料線320的狹縫FS。利用這些狹縫FS所產生的電場可協助液晶分子進行傾倒，以縮短液晶分子的液晶反應時間。

另外，主動元件220可包括閘極220a、源極220b與汲極220c。閘極220a電性連接到對應的掃描線310。源極220b電性連接到對應的資料線320。汲極220c電性連接到對應的畫素電極210。在圖3中，直接以掃描線310的一部分來作為閘極220a，然而，也可以另外設置的方式來製作閘極220a。另外，畫素電極210的材料可以是銦錫氧化物或銦鋅氧化物之類的透明導電材質。

承上所述，藉由畫素電極210的形狀設計、且畫素電極310的兩側設置有資料線320，當對於畫素電極210施加電壓，由於畫素電極210本身已經在45度或315度方向延伸，所以液晶分子(未繪示)可明確倒向45度或315度的方向。如此一來，能得到較佳的液晶效率與穿透率。

上述的畫素結構200具有至少下列優點：第一，相較於習知技術還需要在畫素電極114或對向電極124上製作45度方向的狹縫S而言，本發明的畫素結構200無需額外刻畫狹縫S，直接利用間距D作為主狹縫，能減少畫素結構200的開口區的暗線數量，以增加穿透率；第二，在畫素結構200中，畫素電極210的邊緣電場方向一致，所以畫素電極210的邊緣不會產生不連續線(Disclination)，能增加穿透率；第三，畫素電極210本身已經為45度角或315度角設計，在施加電壓後，液晶分子可明確倒向45度或315度角，而能縮短液晶反應時間；第四，畫素結構200的製程數量不會增加，能夠以低成本 得到高品質(高穿透率、低暗態漏光)的畫素結構200。

圖4A~圖4B為本發明較佳實施例的另外兩種畫素結構的俯視示意圖。請同時參照圖4A與圖4B，畫素結構202、204類似於圖3所示的畫素結構200。相同的元件標示以相同的符號，不同之處在於：畫素電極210還包括第三延伸部216，連接第一延伸部212與第二延伸部214。

如圖4A所示，在圓圈A中，第三延伸部216在垂直方向Y上延伸。另外，如圖4B所示，在圓圈B中，第三延伸部216為圓弧線段。本發明並不限定第三延伸部216的形狀，本領域技術人員可根據不同的設計需求進行改變。

圖5A為圖3的畫素結構的照片圖。圖5B為習知圖1的多域垂直配向型液晶顯示面板的畫素結構的照片圖。比較圖5A與圖5B可知，畫素結構200的開口區A1內的暗線B1數量與多域垂直配向型液晶顯示面板100的開口區A2內的暗線B2數量比較明顯變少，穿透率大幅提昇。相較於32吋廣視角高解析度的多域垂直配向型液晶顯示面板100而言，畫素結構200的液晶效率(穿透率)提昇了約10%。

另外，畫素結構200、202、204可配合使用過驅動技術(Over drive,OD)，在第一圖框(未繪示)中施加比設定的電壓還高的電壓，以使畫素結構200、202、204的灰階對灰階反應時間(Gray to Gray respond time)小於6微秒(ms)。此灰階對灰階反應時間相當接近一般多域垂直配向型液晶顯示面板100的灰階對灰階反應時間。

圖6為本發明較佳實施例的一種主動元件陣列基板的俯視示意圖。請參照圖6，此主動元件陣列基板400，包括：基板G、掃描線310與資料線320以及畫素結構200。基板G具 有水平方向X與垂直方向Y。掃描線310與資料線320設置於基板G上。畫素結構200設置於基板G上，畫素結構200藉由掃描線310與資料線320而驅動。

此主動元件陣列基板400採用如圖3所示的畫素結構200，因而能夠良好地驅動液晶分子進行倒向，而得到良好的液晶效率、穿透率、對比值與液晶反應時間。當然，也能夠採用圖4A與圖4B所示的畫素結構202、204來製作上述的主動元件陣列基板400。

圖7為本發明較佳實施例的一種液晶顯示面板的示意圖。此液晶顯示面板500包括：主動元件陣列基板510、彩色濾光基板520以及液晶層530。彩色濾光基板520對向於主動元件陣列基板510。液晶層530位於主動元件陣列基板510與彩色濾光基板520之間。

值得注意的是，主動元件陣列基板510可採用上述的主動元件陣列基板400。因此，能夠良好地驅動液晶分子，以顯示具有良好品質的影像。

請繼續參照圖7，彩色濾光基板520可包括：玻璃基板522、彩色濾光層524以及對向電極526。彩色濾光層524設置於玻璃基板522上。對向電極526設置於彩色濾光層524上。特別是，主動元件陣列基板510具有上述的畫素結構200、202、204，可使液晶分子進行明確的倒向。因此，彩色濾光基板520側不需要再設置突起物P或狹縫S，故暗態漏光明顯變少，對比值可大幅提升，對比值約可大於5,000。

綜上所述，本發明的畫素結構、主動元件陣列基板與液晶顯示面板至少具有以下優點：直接在液晶分子的倒向上(如45度與315度)製作畫素 電極，且在畫素電極的兩側平行設置資料線。可直接利用資料線與畫素電極之間的間距來作為主狹縫，使液晶分子具有明確倒向。因此，在畫素電極內部就不需要再挖45度方向的主狹縫，可減少暗線數量並增加穿透率。這樣的畫素結構可達到高穿透率與廣視角的功能，並能省略彩色濾光基板側的狹縫或突起物，進一步降低暗態漏光、且能提昇對比值。

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‧‧‧多域垂直配向型液晶顯示面板

102‧‧‧圖案垂直配向型液晶顯示面板

110‧‧‧薄膜電晶體陣列基板

112‧‧‧元件基板

114‧‧‧畫素電極

120、520‧‧‧彩色濾光基板

122‧‧‧濾光基板

124、526‧‧‧對向電極

130、530‧‧‧液晶層

200、202、204‧‧‧畫素結構

210‧‧‧畫素電極

212‧‧‧第一延伸部

214‧‧‧第二延伸部

216‧‧‧第三延伸部

220‧‧‧主動元件

220a‧‧‧閘極

220b‧‧‧源極

220c‧‧‧汲極

310‧‧‧掃描線

320‧‧‧資料線

400、510‧‧‧主動元件陣列基板

500‧‧‧液晶顯示面板

522‧‧‧玻璃基板

524‧‧‧彩色濾光層

D‧‧‧間距

E‧‧‧電場

FS、S‧‧‧狹縫

G‧‧‧基板

P‧‧‧突出物

X‧‧‧水平方向

Y‧‧‧垂直方向

圖1為習知的多域垂直配向型液晶顯示面板的剖面示意圖。

圖2為習知的圖案垂直配向型液晶顯示面板的剖面示意圖。

圖3為本發明較佳實施例的一種畫素結構的俯視示意圖。

圖4A~圖4B為本發明較佳實施例的另外兩種畫素結構的俯視示意圖。

圖5A為圖3的畫素結構的照片圖。

圖5B為習知圖1的多域垂直配向型液晶顯示面板的畫素結構的照片圖。

圖6為本發明較佳實施例的一種主動元件陣列基板的俯視示意圖。

圖7為本發明較佳實施例的一種液晶顯示面板的示意圖。

200‧‧‧畫素結構

210‧‧‧畫素電極

212‧‧‧第一延伸部

214‧‧‧第二延伸部

220‧‧‧主動元件

220a‧‧‧閘極

220b‧‧‧源極

220c‧‧‧汲極

310‧‧‧掃描線

320‧‧‧資料線

D‧‧‧間距

FS‧‧‧狹縫

G‧‧‧基板

X‧‧‧水平方向

Y‧‧‧垂直方向

Claims (20)

1. 一種畫素結構，設置在具有一水平方向與一垂直方向的一基板上，該畫素結構藉由一掃描線與一資料線而驅動，該畫素結構包括：一畫素電極，包括一第一延伸部、與連接到該第一延伸部的一第二延伸部，其中，該第一延伸部與該水平方向的一第一夾角為θ度，該第二延伸部與該水平方向的一第二夾角為(360-θ)度，而該資料線平行於該第一延伸部與該第二延伸部，該畫素電極還具有垂直於該資料線的多數個狹縫；以及一主動元件，該畫素電極經由該主動元件而電性連接到該掃描線與該資料線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中，該第一夾角為45度，該第二夾角為315度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中，該資料線與該畫素電極之間相隔一間距。
4. 如申請專利範圍第3項所述之畫素結構，其中，該間距的範圍是從3微米(μm)到10微米(μm)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中，該畫素電極的兩側均設置有該資料線。
6. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中，該主動元件包括：一閘極，電性連接到對應的該掃描線；一源極，電性連接到對應的該資料線；以及一汲極，電性連接到對應的該畫素電極。
7. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中，該些狹縫是位於該第一延伸部及該第二延伸部的兩側，且構成一梳 子狀結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中，該畫素電極還包括一第三延伸部，連接該第一延伸部與該第二延伸部。
9. 一種主動元件陣列基板，包括：一基板，具有一水平方向與一垂直方向；一掃描線與一資料線，設置於該基板上；一畫素結構，設置於該基板上，該畫素結構藉由該掃描線與該資料線而驅動，該畫素結構包括：一畫素電極，包括一第一延伸部、與連接到該第一延伸部的一第二延伸部，其中，該第一延伸部與該水平方向的一第一夾角為θ度，該第二延伸部與該水平方向的一第二夾角為(360-θ)度，而該資料線平行於該第一延伸部與該第二延伸部，該畫素電極還具有垂直於該資料線的多數個狹縫；以及一主動元件，該畫素電極經由該主動元件而電性連接到該掃描線與該資料線。
10. 如申請專利範圍第9項所述之主動元件陣列基板，其中，該第一夾角為45度，該第二夾角為315度。
11. 如申請專利範圍第9項所述之主動元件陣列基板，其中，該資料線與該畫素電極之間相隔一間距。
12. 如申請專利範圍第11項所述之主動元件陣列基板，其中，該間距的範圍是從3微米(μm)到10微米(μm)。
13. 如申請專利範圍第9項所述之主動元件陣列基板，其中，該畫素電極的兩側均設置有該資料線。
14. 如申請專利範圍第9項所述之主動元件陣列基板，其 中，該主動元件包括：一閘極，電性連接到對應的該掃描線；一源極，電性連接到對應的該資料線；以及一汲極，電性連接到對應的該畫素電極。
15. 如申請專利範圍第9項所述之主動元件陣列基板，其中，該些狹縫是位於該第一延伸部及該第二延伸部的兩側，且構成一梳子狀結構。
16. 如申請專利範圍第9項所述之主動元件陣列基板，其中，該畫素電極還包括一第三延伸部，連接該第一延伸部與該第二延伸部。
17. 一種液晶顯示面板，包括：一主動元件陣列基板，包括：具有水平方向及垂直方向的一基板、設置於該基板上的一資料線及一掃描線，以及一畫素結構；一彩色濾光基板，對向於該主動元件陣列基板；以及一液晶層，位於該主動元件陣列基板與該彩色濾光基板之間；其中，該畫素結構包括一畫素電極，該畫素電極包括：一第一延伸部、與連接到該第一延伸部的一第二延伸部，該第一延伸部與該水平方向的一第一夾角為θ度，該第二延伸部與該水平方向的一第二夾角為(360-θ)度，而該資料線平行於該第一延伸部與該第二延伸部，該畫素電極還具有垂直於該資料線的多數個狹縫。
18. 如申請專利範圍第17項所述之液晶顯示面板，其中，該第一夾角為45度，該第二夾角為315度。
19. 如申請專利範圍第17項所述之液晶顯示面板，其中， 該資料線與該畫素電極之間相隔一間距，該間距的範圍是從3微米(μm)到10微米(μm)。
20. 如申請專利範圍第17項所述之液晶顯示面板，其中，該畫素電極還包括一第三延伸部，連接該第一延伸部與該第二延伸部。