TWI432862B - 液晶面板及其畫素結構 - Google Patents

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Description

液晶面板及其畫素結構

本發明係關於一種液晶顯示裝置,特別係關於一種水平電場型液晶面板及其畫素結構。

液晶顯示器技術可依據液晶分子材料的扭轉方向,區分為扭轉向列式液晶顯示器(TN-LCD)及水平電場型(horizontal electric field type)液晶顯示器,其中水平電場型液晶顯示器包括平面間轉換模式(In-Plane Switching,IPS)液晶顯示器及邊緣電場轉換模式(Fringe Field Switching,FFS)液晶顯示器。扭轉向列式液晶顯示器中,液晶分子會隨著兩個相對的玻璃基板間之一縱向電場的變化而轉動。水平電場型液晶顯示器中,共同電極與畫素電極係同時製作於開關電晶體陣列基板上以提供一橫向電場,使得液晶分子可以隨著該橫向電場之變化而水平地轉動。相較於扭轉向列式液晶顯示器,水平電場型液晶顯示器具有較大的視角,因而可改善液晶顯示器視角的問題。

然而,水平電場型液晶顯示器中,閘極線與顯示器其他構件間之寄生電容會隨著畫素的操作而累積電荷並產生雜散電場,其會影響畫素操作時的水平電場分佈而使得閘極線附近的液晶分子的轉向偏離預設方向而出現暗態漏光的情形。例如,第1A圖顯示一種習知邊緣電場轉換模式液晶顯示器的一個畫素結構9,如前所述閘極線91與顯示器其他構件間之寄生電容會因閘極線91中傳送的掃描信號而累積電荷,寄生電容之電位變化會導致雜散電場變化而影響閘極線91附近液晶分子的轉向,因而產生漏光問題並降低顯示器之對比度。第1B圖顯示一種習知平面間轉換模式液晶顯示器的一個畫素結構9’,複數條狀的畫素電極92’及共同電極93交互的形成於一基板上,當畫素電極92’與共同電極93間具有一電位差時則可於其間形成一水平電場;同樣的,閘極線91與顯示器其他構件間之寄生電容會因閘極線91中傳送的電信號而累積電荷,進而影響閘極線91附近液晶分子的轉向。

有鑑於此,有必要提出一種可解決或至少可大幅改善上述水平電場型液晶顯示器中漏光問題,以提昇顯示器對比度之液晶顯示裝置及其畫素結構。

本發明之目的係提出一種用以解決水平電場型液晶面板中所存在的漏光問題之液晶面板及其畫素結構。

本發明之另一目的係提出一種可提升水平電場型液晶面板顯示對比之液晶面板及其畫素結構。

本發明提出一種液晶面板之畫素結構,包含一透明基板以及一閘極線、一資料線、一開關電晶體、一第一電極、一第二電極及一遮蔽層形成於該透明基板上。該閘極線與該資料線大致相互垂直。該開關電晶體位於該閘極線與該資料線之一交越點附近,用以根據該閘極線之控制輸入該資料線之一顯示電位至該第二電極。該第一電極與該第二電極之配置使該顯示電位於該第一電極與該第二電極間形成一平行電場。該遮蔽層遮蔽於該閘極線至少一部分的上方並電性絕緣於該第一電極及該第二電極。

本發明另提出一種液晶面板,包含一透明基板、複數閘極線、複數共同線、複數資料線、複數第一電極、複數第二電極、複數開關電晶體及複數遮蔽層。該等閘極線及該等共同線平行地形成於該透明基板上。該等資料線平行地形成於該透明基板上並垂直該等閘極線及該等共同線。該等第一電極分別形成於兩條閘極線與兩條資料線所界定之一畫素區域內,並電性連接該共同線。該等第二電極分別形成於該等畫素區域內。該等開關電晶體分別設置於該閘極線與該資料線之一交越點附近,用以根據該閘極線之控制輸入該資料線之一顯示電位至該第二電極,其中該第一電極與該第二電極之配置使該顯示電位於該第一電極與該第二電極間形成一平行電場。該等遮蔽層遮蔽於該閘極線至少一部分的上方並電性絕緣於該第一電極及該第二電極。

一實施例中,該遮蔽層之寬度大於該閘極線之寬度且該遮蔽層不遮蔽於該開關電晶體上方;該遮蔽層之材質可與該第二電極之材質相同或相異。

一實施例中,該第一電極耦接一第一電位而該遮蔽層耦接一第二電位,且該第一電位及該第二電位相互獨立;例如,可由顯示面板分別供應該第一電位及該第二電位,以避免耦合效應造成該第一電極之電位浮動。

本發明之液晶面板可為一平面間轉換模式液晶面板或一邊緣電場轉換模式液晶面板等水平電場型液晶面板。本發明中,透過設置一遮蔽層於閘極線之上方,可避免掃描信號於該閘極線中傳送時,該閘極線相關的寄生電容之電位變化形成雜散電場,進而影像其附近液晶分子的轉向。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯,下文將配合所附圖示,作詳細說明如下。於本發明之說明中,相同之構件係以相同之符號表示,於此合先敘明。

此外,於本發明各圖示中僅顯示了部份構件並省略了與本發明說明不直接相關之構件。

以下利用FFS模式液晶面板來說明本發明之液晶面板及其畫素結構。

請參照第2圖所示,其顯示本發明實施例之FFS模式液晶面板中畫素結構之上視圖。由於彩色濾光片基板(color filter substrate)已為習知,故第2圖中僅顯示畫素結構中的陣列基板(array substrate)之畫素結構而未顯示彩色濾光片基板之畫素結構。

畫素結構1包含一透明基板以及兩掃描線11及11’、兩資料線12及12’、一共同線13、一第一電極14、一第二電極15、一開關電晶體16及一遮蔽層17形成於該透明基板上;其中,相互平行之該等掃描線11及11’大致垂直於相互平行之該等資料線12及12’以界定該畫素結構1之一畫素區域。該等掃描線11、11’及該等資料線12、12’形成於該透明基板(transparent substrate)上的方式例如可利用顯影及蝕刻的方式,其中該透明基板例如可由玻璃基板或其他適當材質所形成者。本發明之液晶面板則包括複數個畫素結構1陣列地排列。

本實施例中,該共同線13係大致平行該掃描線11並相對於該掃描線11設置於一畫素區域之不同側(第2圖中顯示為相鄰掃描線11’),並電性連接於該第一電極14;其中,該第一電極14及該共同線13同樣係利用顯影及蝕刻的方式形成於該透明基板上且該第一電極14大致形成於該畫素結構1之畫素區域的全部(略小於畫素區域)。本實施例中,該第一電極14係用作為共同電極(common electrode),其材質例如可為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)等透明材質,但並不限於此。其他實施例中,該共同線13亦可設置於該畫素結構1大致中間的位置或其他位置,只要該共同線13電性連接於該第一電極14,其設置位置可根據不同畫素結構來決定。

該第二電極15係利用顯影蝕刻的方式形成於該第一電極14上方,其材質例如可為銦錫氧化物、銦鋅氧化物等透明材質。該第一電極14與該第二電極15間另形成有至少一絕緣層及/或保護層以電性絕緣該第一電極14與該第二電極15。在此實施例中,該第二電極15係用作為畫素電極(pixel electrode)。雖然第2圖中該第二電極15顯示為單側封閉結構,但本發明並不限於此,該第二電極15亦可為兩側均封閉且僅於其大致中央部份形成複數狹縫,其中該第二電極15的形成圖樣可為習知FFS模式液晶面板中畫素電極的適當圖樣,並無特定限制。

該開關電晶體16形成於該掃描線11及該資料線12之一交越點附近,且透過一接觸孔與該第二電極15電性連接,用以根據該閘極線11之控制輸入該資料線12之一顯示電位至該第二電極14;其中,該第一電極14與該第二電極15之配置係使該顯示電位於該第一電極14與該第二電極15間形成一電位差並產生一平行電場,以形成水平電場型液晶面板。該開關電晶體16例如可為一薄膜電晶體(TFT),其結構及操作方式已為習知,故於此不再贅述。

本發明中,為了消除該閘極線11於操作時所感應的寄生電容,因而於該閘極線11上方形成一遮蔽層17,以利用金屬的屏蔽效應來遮蔽雜散電場,其中該遮蔽層17遮蔽於該閘極線11至少一部分的上方,較佳不遮蔽於該開關電晶體16上方以避免影響其電性,並電性絕緣於該第一電極14及該第二電極15。本發明中,由液晶面板獨立提供一遮蔽電位至該遮蔽層17,例如由液晶面板之控制晶片提供。藉此,可根據液晶面板實際操作時所產生的雜電場大小調整適當的遮蔽電位,同時該第一電極14及第二電極15之操作電位不會受到耦合效應的影響而產生電位浮動,可避免影響液晶面板的顯示畫質。例如第3圖所示,該第一電極14(及該共同線13)耦接一第一電位V1 而該遮蔽層17耦接一第二電位V2 ,其中該第一電位V1 及該第二電位V2 由該液晶面板分別獨立提供,藉以避免耦合效應造成該第一電極14或該第二電極15的電位浮動。此外,為了使該遮蔽層17能夠有效遮蔽該閘極線11之雜散電場,該遮蔽層17之寬度較佳略大於該閘極線11之寬度。

請參照第4圖所示,其顯示第2圖之畫素結構中,沿III-III’線的剖視圖。本發明之畫素結構的形成順序說明如下。首先,於一透明基板10上形成一第一金屬層,其包含該閘極線11及該共同線13,其形成方式可使用微影及蝕刻方式。接著,於畫素區域利用顯影蝕刻方式形成該第一電極14且該第一電極14電性連接該共同線13。接著,於該第一金屬層及該第一電極14上依序形成一絕緣層(insulating layer)18及一保護層(passivation layer)19,其中該絕緣層18例如可為氮化矽層或氧化矽層等,該保護層19例如可為氮化矽層等,但本發明並不限於此。接著,再於該保護層19上利用顯影及蝕刻方式形成一第二金屬層,其包括該第二電極15及該遮蔽層17,其中該遮蔽層17之寬度較佳大致等於或略大於該閘極線11之寬度,該遮蔽層17與該第二電極15之材質可相同或相異。此外,該第二金屬層與該第一金屬層間所形成的保護層及/或絕緣層之數目可根據實際結構來決定。再者,雖然第4圖中顯示為先形成第一金屬層後再形成該第一電極14,但其僅為例示性,第一金屬層與該第一電極14之形成順序亦可相反。

本發明中,該掃描線11及11’、資料線12及12’、共同線13、第一電極14、第二電極15及開關電晶體16之材質可為習知液晶面板中各構件所使用的適當材質,並不限於本說明所舉實施例。

綜上所述,本發明之液晶面板包括一透明基板10以及複數閘極線11(11’)、複數共同線13、複數資料線12(12’)、複數第一電極14、複數第二電極15、複數開關電晶體16及複數遮蔽層17形成於該透明基板10上;其中,該等閘極線11(11’)及該等共同線13平行地形成於該透明基板10上;該等資料線12(12’)平行地形成於該透明基板10上並垂直該等閘極線11(11’)及該等共同線13;該等第一電極14分別形成於兩條閘極線(例如11及11’)與兩條資料線(例如12及12’)所界定之一畫素區域內,並電性連接該共同線13;該等第二電極15分別形成於該等畫素區域內;該等開關電晶體16分別設置於該閘極線11(11’)與該資料線12(12’)之一交越點附近,用以根據該閘極線11(11’)之控制輸入該資料線12(12’)之一顯示電位至該第二電極15;該第一電極14與該第二電極15之配置係使該顯示電位於其間形成一平行電場;該等遮蔽層17分別遮蔽於該閘極線11(11’)至少一部分的上方,並電性絕緣於該第一電極14及該第二電極15。

此外,雖然此處係利用FFS模式液晶面板來說明本發明之液晶面板及其畫素結構,但其僅為例示性,本發明亦可適用於IPS模式液晶面板並達成相同的功效;其中,用於IPS模式液晶面板之遮蔽層17亦同樣用以遮蔽於閘極線上方並與其他電極電性絕緣,並由液晶面板獨立提供一遮蔽電位以避免耦合效應的相互影響,且該遮蔽電位可根據雜散電場的大小適當地進行調整。

如前所述,習知水平電場型液晶面板中靠近閘極線附近的液晶分子會受到雜散電場的影響而無法轉向至所期望的位置,因而導致暗態漏光的情形而降低顯示面板的顯示對比。本發明另提出一種水平電場型液晶面板之畫素結構(第2圖),其於閘極線上方另外形成有一遮蔽層以遮蔽閘極線之寄生電容所造成的雜散電場,可有效消除雜散電場所造成的暗態漏光情形並提高顯示面板的對比度。

雖然本發明已以前述實施例揭示,然其並非用以限定本發明,任何本發明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,當可作各種之更動與修改。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。

1...畫素結構

10...透明基板

11、11’...閘極線

12、12’...資料線

13...共同線

14...第一電極

15...第二電極

16...開關電晶體

17...遮蔽層

18...絕緣層

19...保護層

9、9’...畫素結構

91...閘極線

92、92’...畫素電極

93...共同電極

第1A圖顯示習知邊緣電場轉換模式液晶顯示器之畫素結構之平面示意圖。

第1B圖顯示習知平面間轉換模式液晶顯示器之畫素結構之平面示意圖。

第2圖顯示本發明實施例之液晶面板之畫素結構之上視圖。

第3圖顯示本發明實施例之液晶面板之畫素結構之等效電路示意圖。

第4圖顯示第2圖之畫素結構中,沿III-III’線之剖視圖。

1...畫素結構

11、11’...閘極線

12、12’...資料線

13...共同線

14...第一電極

15...第二電極

16...開關電晶體

17...遮蔽層

Claims (8)

  1. 一種液晶面板之畫素結構,包含:一透明基板;及一閘極線、一資料線、一開關電晶體、一第一電極、一第二電極及一遮蔽層形成於該透明基板上;其中,該閘極線與該資料線相互垂直;該開關電晶體位於該閘極線與該資料線之一交越點附近,用以根據該閘極線之控制輸入該資料線之一顯示電位至該第二電極;該第一電極與該第二電極之配置使該顯示電位於該第一電極與該第二電極間形成一平行電場;該遮蔽層遮蔽於該閘極線至少一部分的上方用以遮蔽該閘極線所產生之雜散電場,並電性絕緣於該第一電極及該第二電極,其中,該第一電極耦接一第一電位而該遮蔽層耦接一第二電位,該第二電位僅用以提供至該遮蔽層。
  2. 根據申請專利範圍第1項之畫素結構,另包含一共同線電性連接該第一電極。
  3. 根據申請專利範圍第1項之畫素結構,其中該遮蔽層之寬度係大於該閘極線之寬度且該遮蔽層不遮蔽於該開關電晶體上方。
  4. 根據申請專利範圍第1項之畫素結構,其中該遮蔽層之材質與該第二電極之材質相同。
  5. 一種液晶面板,包含:一透明基板;複數閘極線及複數共同線,平行地形成於該透明基板上;複數資料線,平行地形成於該透明基板上並垂直該等閘極線及該等共同線;複數第一電極,分別形成於兩條閘極線與兩條資料線所界定之一畫素區域內,並電性連接該共同線;複數第二電極,分別形成於該等畫素區域內;複數開關電晶體,分別設置於該閘極線與該資料線之一交越點附近,用以根據該閘極線之控制輸入該資料線之一顯示電位至該第二電極,其中該第一電極與該第二電極之配置使該顯示電位於該第一電極與該第二電極間形成一平行電場;及複數遮蔽層,分別遮蔽層遮蔽於該閘極線至少一部分的上方用以遮蔽該閘極線所產生之雜散電場,並電性絕緣於該第一電極及該第二電極,其中,該共同線耦接一第一電位而該遮蔽層耦接一第二電位,該第二電位僅用以提供至該遮蔽層。
  6. 根據申請專利範圍第5項之液晶面板,其中該遮蔽層之寬度係大於該閘極線之寬度且該遮蔽層不遮蔽於該開關電晶體上方。
  7. 根據申請專利範圍第5項之液晶面板,其中該遮蔽層之材質與該第二電極之材質相同。
  8. 根據申請專利範圍第5項之液晶面板,其為一平面間轉換模式液晶面板或一邊緣電場轉換模式液晶面板。
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