TWI465821B - 顯示面板以及顯示面板的配向方法 - Google Patents

Description

顯示面板以及顯示面板的配向方法

本發明是有關於一種顯示面板及其配向方法，且特別是有關於一種採用聚合物穩定配向(Ploymer Stabilized Alignment,PSA)技術之顯示面板及其配向方法。

在顯示器的發展上，隨著光電技術與半導體製造技術的進步，具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性的液晶顯示器已逐漸成為市場之主流。

液晶顯示器包括了背光模組以及液晶顯示面板，而傳統液晶顯示面板是由兩基板以及填於兩基板之間的一液晶層所構成。一般而言，在液晶顯示面板的製造過程中，都會在兩基板上形成配向膜，以使液晶分子具有特定的排列。習知形成配向膜的方法是先塗佈配向材料之後，再對配向材料進行配向製程。而配向製程可以分成接觸式配向製程以及非接觸式配向製程。雖然非接觸式配向製程可解決接觸式磨擦配向產生的靜電問題及粒子(particle)污染等問題，但是其往往會發生配向表面之錨定能不足的問題。而如果配向表面之錨定能不足，將往往導致液晶顯示面板的顯示品質不佳。

為解決上述問題，目前已提出一種聚合物穩定配向(Ploymer Stabilized Alignment,PSA)的技術。此技術乃是在液晶材料中摻入適當濃度的單體化合物(monomer)並且震盪均勻。接著，將混合後的液晶材料置於加熱器上加溫到達等向性(Isotropy)狀態。然後，當液晶混合物降溫25℃室溫時，液晶混合物會回到向列型(nematic)狀態。此時將液晶混合物注入至液晶盒並施予電壓。當施加電壓使液晶分子排列穩定時，則使用紫外光或加熱的方式讓單體化合物進行聚合反應以成聚合物層，由此達到穩定配向的目的。

本發明提供一種顯示面板以及其配向方法，其是採用聚合物穩定配向技術來對顯示面板內之液晶分子進行配向。

本發明提出一種顯示面板，其包括第一基板、畫素陣列、第一驅動電路、第一開關元件、輸入電壓墊、第二基板以及顯示介質。第一基板具有顯示區以及周邊區。畫素陣列位於顯示區中，且畫素陣列包括多條掃描線、多條資料線、與掃描線以及資料線電性連接的多個畫素單元、以及與掃描線或資料線平行設置之多條電容電極線。第一驅動電路整合於周邊區中並且與畫素陣列電性連接。第一開關元件位於第一驅動電路與畫素陣列之間，其中第一開關元件電性連接第一驅動電路、掃描線以及電容電極線。電壓輸入墊位於周邊區中且與第一開關元件電性連接，其中電壓輸入墊之電壓訊號通過第一開關元件之後可同時傳遞到掃描線以及電容電極線。第二基板位於第一基板的對向且第二基板上具有對向電極。顯示介質位於第一基板與第二基板之間。

本發明提出一種顯示面板的配向方法，此方法包括提供如上所述之顯示面板。接著，在電壓輸入墊施予直流電壓，直流電壓通過第一開關元件而傳遞到掃描線以及電容電極線，並且同時於對向電極施予熟化電壓(curing voltage)訊號，以對顯示介質進行預傾配向程序。

本發明另提出一種顯示面板的配向方法，此方法包括提供如上所述之顯示面板，其中所述顯示面板更包括第二驅動電路以及第二開關元件。第二驅動電路位於周邊區並且與畫素陣列電性連接，且第二開關元件位於第二驅動電路與畫素陣列之間，其中第二開關元件電性連接第二驅動電路以及資料線。第二開關元件與電壓輸入墊電性連接，且電壓輸入墊之電壓訊號通過第二開關元件之後可傳遞到資料線。接著，在電壓輸入墊施予直流電壓，所述直流電壓通過第一開關元件以及第二開關元件而傳遞到掃描線、電容電極線及資料線，並且同時於對向電極施予熟化電壓訊號，以對顯示介質進行預傾配向程序。

基於上述，本發明於畫素陣列與第一/第二驅動電路之間設置第一/第二開關元件，且經由電壓輸入墊所輸入的直流電壓於通過第一/第二開關元件之後可傳遞到畫素陣列，以對顯示介質進行預傾配向程序。因此本發明於進行預傾配向程序時的電壓訊號不需經過第一/第二驅動電路，因此不會對第一/第二驅動電路造成耗損。

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2是圖1之顯示面板之第一基板上之元件的上視示意圖。請參照圖1以及圖2，本實施例之顯示面板包括第一基板100、畫素陣列AR、第一驅動電路DR1、第二驅動電路DR2、多個第一開關元件S1、多個第二開關元件S2、輸入電壓墊PA、第二基板200以及顯示介質300。

第一基板100之材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。若使用導電材料或金屬時，則在第一基板100上覆蓋一層絕緣層(未繪示)，以避免短路問題。第一基板100具有顯示區A以及周邊區B。根據本實施例，周邊區B位於顯示區A的周圍。

畫素陣列AR位於第一基板100上且位於顯示區A中。畫素陣列AR包括多條掃描線SL1～SLn、多條資料線DL1~DLn、多個畫素單元P、以及多條電容電極線CL1~CLn。

根據本實施例，掃描線SL1～SLn與資料線DL1～DLn彼此交越設置，且掃描線SL1～SLn與資料線DL1～DLn之間夾有絕緣層。換言之，掃描線SL1～SLn的延伸方向與資料線DL1～DLn的延伸方向不平行，較佳的是，掃描線SL1～SLn的延伸方向與資料線DL1～DLn的延伸方向垂直。基於導電性的考量，掃描線SL1～SLn與資料線DL1～DLn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SL1～SLn與資料線DL1～DLn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、或其它合適的材料)、或是金屬材料與其它導材料的堆疊層。

畫素單元P包括主動元件T以及畫素電極PE。主動元件T可以是底部閘極型薄膜電晶體或是頂部閘極型薄膜電晶體，其包括閘極、通道、源極以及汲極。主動元件T與對應的一條掃描線SL1～SLn及對應的一條資料線DL1～DLn電性連接。另外，主動元件T與畫素電極PE電性連接。其中，上述電晶體通道的材料包含氧化物半導體材料、有機半導體材料、無機半導體材料、或其它適合的材料、或上述至少二種材料之組合。

電容電極線CL1~CLn平行掃描線SL1～SLn或是資料線DL1～DLn設置。在圖2中是以電容電極線CL1~CLn平行掃描線SL1～SLn設置為例來說明，但本發明不限於此。在本實施例中，電容電極線CL1~CLn平行掃描線SL1～SLn，因此電容電極線CL1~CLn可以是與掃描線SL1～SLn位於同一膜層，且電容電極線CL1~CLn之材質可以與掃描線SL1～SLn的材質相同。倘若電容電極線CL1~CLn平行資料線DL1～DLn設置，那麼電容電極線CL1~CLn可以是與資料線DL1～DLn位於同一膜層，且電容電極線CL1~CLn之材質可以與資料線DL1～DLn之材質相同。另外，電容電極線CL1~CLn與畫素單元P之畫素電極PE重疊設置，以形成各畫素單元P之儲存電容器。

第一驅動電路DR1整合(或稱為集成)於周邊區B中並且與畫素陣列AR電性連接。也就是說，第一驅動電路DR1是利用畫素陣列AR中的各膜層一起製作出來的。根據本實施例，第一驅動電路DR1與畫素陣列AR之掃描線SL1～SLn電性連接。第一驅動電路DR1透過掃描線SL1～SLn提供畫素單元P對應的閘極訊號，因此第一驅動電路DR1可稱為閘極驅動電路。在本實施例中，第一驅動電路DR1為整合於陣列層之閘極驅動電路(gate driver on array,GOA)。另外，第一驅動電路DR1也可與電容電極線CL1~CLn電性連接。因此，電容電極線CL1~CLn上之電容電極之電壓訊號亦可透過第一驅動電路DR1中之電路設計來提供。

第二驅動電路DR2位於周邊區B並且與畫素陣列AR電性連接。根據本實施例，第一驅動電路DR1與畫素陣列AR之資料線DL1～DLn電性連接。第二驅動電路DR2透過資料線DL1～DLn提供畫素單元P對應的源極訊號，因此第二驅動電路DR2可稱為源極驅動電路。於其它實施例中，第二驅動電路DR2也可整合(或稱為集成)於周邊區B中。也就是說，第二驅動電路DR2是利用畫素陣列AR中的各膜層一起製作出來的，則可稱為整合於陣列層之源極驅動電路(source driver on array,SOA)。意即，第二驅動電路DR2可選擇性地壓合於或者是整合於周邊區B。

第一開關元件SW1位於第一驅動電路DR1與畫素陣列AR之間，其中第一開關元件S1電性連接第一驅動電路DR1、掃描線SL1～SLn以及電容電極線CL1~CLn。換言之，在每一條掃描線SL1～SLn與第一驅動電路DR1之間以及每一條電容電極線CL1~CLn與第一驅動電路DR1之間都對應設置有一個第一開關元件SW1。在本實施例中，第一開關元件SW1包括閘極G1、源極S1以及汲極D1。

第二開關元件SW2位於第二驅動電路DR2與畫素陣列AR之間，其中第二開關元件SW2電性連接第二驅動電路DR2以及資料線DL1～DLn。換言之，在每一條資料線DL1～DLn與第二驅動電路DR2之間都對應設置有一個第二開關元件SW2。在本實施例中，第二開關元件SW2包括閘極G2、源極S2以及汲極D2。

電壓輸入墊PA位於周邊區B中且與第一開關元件SW1以及第二開關元件SW2電性連接。更詳細來說，各第一開關元件SW1之閘極G1以及源極S1透過導線L1而與電壓輸入墊PA電性連接，且各第一開關元件SW1之汲極D1與對應的掃描線SL1～SLn或電容電極線CL1~CLn電性連接。各第二開關元件SW2之閘極G2以及源極S2透過導線L2而與電壓輸入墊PA電性連接，且各第二開關元件SW2之汲極D2與對應的資料線DL1～DLn電性連接。

承上所述，當於電壓輸入墊PA輸入電壓訊號之後，所述電壓訊號可通過第一開關元件SW1而同時傳遞到掃描線SL1～SLn以及電容電極線CL1~CLn，且所述電壓訊號亦可通過第二開關元件SW2而傳遞到資料線DL1～DLn。

第二基板200位於第一基板100的對向。第二基板200之材質可為玻璃、石英或有機聚合物等等。在一實施例中，第二基板200上可包括設置有對向電極202。對向電極202為透明導電層，其材質包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物或者是銦鋅氧化物。對向電極202是全面地覆蓋於第二基板200上。此外，根據本發明之另一實施例，第二基板200上可更包括設置有彩色濾光陣列(未繪示)，其包括紅、綠、藍色濾光圖案。另外，第二基板200上更可包括設置遮光圖案層(未繪示)，其又可稱為黑矩陣，其設置於彩色濾光陣列的圖案之間。當然，本發明之另一實施例並不限於此，也可以將彩色濾光陣列設置於第一基板100上且位畫素陣列AR之上或之下，而黑矩陣可選擇性的設置於第一基板100上，或者是設置於第二基板200上。

顯示介質300位於第一基板100與第二基板200之間。顯示介質300包括液晶分子以及單體化合物。所述單體化合物於後續進行聚合物穩定配向程序時，單體化合物會進行聚合反應而於畫素陣列AR以及對向電極202之表面形成聚合物薄膜。因此，在顯示面板尚未進行聚合物穩定配向程序之前，顯示介質300包括液晶分子以及單體化合物。然，當在顯示面板進行聚合物穩定配向程序之後，顯示介質300主要為液晶分子。

上述顯示面板之配向方法的操作方法如下所述。請參照圖2以及圖3，在第一基板100之電壓輸入墊PA施予直流電壓Vdc。根據本實施例，所述直流電壓Vdc之電壓值約為10～50 V。由於電壓輸入墊PA與第一開關元件SW1以及第二開關元件SW2電性連接，且直流電壓Vdc之電壓值足夠大，因此當直流電壓Vdc通過導線L1以及導線2而傳遞到第一開關元件SW1以及第二開關元件SW2時會將第一開關元件SW1以及第二開關元件SW2開啟，而使得直流電壓Vdc傳遞到掃描線SL1～SLn、電容電極線CL1~CLn以及資料線DL1～DLn。

承上所述，在對電壓輸入墊PA施予直流電壓Vdc的同時，於對向電極202上施予熟化電壓(curing voltage)訊號Vs，所述熟化電壓訊號Vs例如是階梯波峰訊號。此時，位於畫素陣列AR與對向電極202之間的顯示介質300中之液晶分子於受到上述電壓訊號之驅動會產生液晶分子預傾之作用。因此，此時又可稱為液晶分子預傾配向程序。

之後，請參照圖3，施加能量光束500於顯示面板上，以使得顯示介質300中之單體化合物進行聚合物穩定配向程序。值得一提的是，此時仍持續在電壓輸入墊PA施予直流電壓Vdc並且持續於對向電極202上施予熟化電壓訊號Vs，以使得液晶分子維持預傾的狀態。這時候，當顯示介質300受到能量光束500之照射時，顯示介質300中之單體化合物會進行聚合反應而於畫素陣列AR以及對向電極202之表面形成聚合物薄膜。所述聚合物薄膜可對預傾之液晶分子產生穩定配向的作用，進而使得液晶分子完成配向程序。因此，此聚合物薄膜也可稱為配向膜。另外，於其它實施例中，為了讓顯示介質300中液晶分子預傾效果較好，會先分別在第一基板100及第二基板200上先塗佈另一配向膜，然後，將顯示介質300夾設於第一基板100及第二基板上。其中顯示介質300的材料包含如上所述的材料、第一基板100結構如上所述的設置、以及第二基板200結構如上所述的設置。再施行上述的配向程序。也就是說，第一基板100與第二基板200上分別會有聚合物薄膜(或稱為配向膜)形成在另一配向膜上。

在顯示介質300之液晶分子完成配向程序之後，即可關閉能量光束500並且停止對電壓輸入墊PA施予直流電壓Vdc以及在對向電極202上施予熟化電壓訊號Vs。

在完成上述之液晶配向程序之後，當欲對顯示面板進行顯示操作時，第一驅動電路DR1之驅動訊號可直接輸入至各掃描線SL1～SLn，且電容電壓也可以直接透過驅動電路DR1而輸入至電容電極線CL1~CLn。第二驅動電路DR2之驅動訊號亦可直接輸入至資料線DL1～DLn。換言之，第一/第二開關元件SW1/SW2之存在並不會影響驅動訊號輸入至畫素陣列AR中。

在本實施例中，由於對液晶分子進行聚合物穩定配向程序時所需的直流電壓Vdc不會通過第一與第二驅動電路DR1、DR2，因此直流電壓Vdc就不會對第一與第二驅動電路DR1、DR2造成耗損或是傷害。而在進行上述之聚合物穩定配向程序之後，第一與第二驅動電路DR1、DR2之驅動訊號仍可正常的輸入之畫素陣列AR以驅動顯示面板顯示影像。由於本實施例顯示面板之設計可以降低顯示面板之驅動電路的耗損，因此可以提高顯示面板的使用壽命。

圖4是根據本發明另一實施例之顯示面板之第一基板上之元件的上視示意圖。圖4之第一基板上之元件大致與圖2相同或是相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複說明。在圖4之實施例中，第一基板100上之周邊區B中包括第一與第二驅動電路DR1、DR2、電壓輸入墊PA以及第一開關元件SW1。換言之，本實施例在二驅動電路DR2與畫素陣列AR之間省略第二開關元件SW2之設置。

承上所述，當於具有如圖4所示之第一基板100之元件之顯示面板進行配向程序時，對電壓輸入墊PA施予直流電壓Vdc，並且在對向電極202上施予熟化電壓訊號Vs，如圖3所示。所述直流電壓Vdc之電壓值約為10～50 V，且所述熟化電壓訊號Vs例如是階梯波峰訊號。由於電壓輸入墊PA與第一開關元件SW1電性連接，且直流電壓Vdc之電壓值足夠大，因此當直流電壓Vdc通過導線L1而傳遞到第一開關元件SW1時會將第一開關元件SW1開啟，而使得直流電壓Vdc傳遞到掃描線SL1～SLn以及電容電極線CL1~CLn。此時，位於畫素陣列AR與對向電極202之間的顯示介質300中之液晶分子於受到上述電壓訊號之驅動會產生液晶分子預傾之作用。

之後，如圖3所示，施加能量光束500於該顯示面板上，以使得顯示介質300中之單體化合物進行聚合物穩定配向程序。值得一提的是，此時仍持續在電壓輸入墊PA施予直流電壓Vdc，並且持續於對向電極202上施予熟化電壓訊號Vs，以使得液晶分子維持預傾的狀態。這時候，當顯示介質300受到能量光束500之照射時，顯示介質300中之單體化合物會進行聚合反應而於畫素陣列AR以及對向電極202之表面形成聚合物薄膜。所述聚合物薄膜可對預傾之液晶分子產生穩定配向的作用，進而使得液晶分子完成配向程序。

在顯示介質300之液晶分子完成配向程序之後，即可關閉能量光束500並且停止對電壓輸入墊PA施予直流電壓Vdc以及在對向電極202上施予熟化電壓訊號Vs。

在完成上述之液晶配向程序之後，當欲對顯示面板進行顯示操作時，第一驅動電路DR1之驅動訊號可直接輸入至各掃描線SL1～SLn，且電容電壓也可以直接透過驅動電路DR1而輸入至電容電極線CL1~CLn。換言之，第一開關元件SW1之存在並不會影響驅動訊號輸入至畫素陣列AR中。

綜上所述，本發明於畫素陣列與第一/第二驅動電路之間設置第一/第二開關元件，且經由電壓輸入墊所輸入的直流電壓於通過第一/第二開關元件之後可傳遞到畫素陣列，以對顯示介質進行預傾配向程序。因此本發明於進行預傾配向程序時的電壓訊號不需經過第一/第二驅動電路，因此不會對第一/第二驅動電路造成耗損。

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

200．．．第二基板

202．．．對向電極

300．．．顯示介質

500．．．光束

A．．．顯示區

B．．．非顯示區

AR．．．畫素陣列

P．．．畫素單元

T．．．主動元件

PE．．．畫素電極

DR1．．．第一驅動電路

DR2．．．第二驅動電路

SW1．．．第一開關元件

SW2．．．第二開關元件

G1、G2．．．閘極

S1、S2．．．源極

D1、D2．．．汲極

PA．．．電壓輸入墊

L1、L2．．．導線

SL1～SLn．．．掃描線

DL1～DLn．．．資料線

CL1～CLn．．．電容電極線

圖1是根據本發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖。

圖2是圖1之顯示面板之第一基板上之元件的上視示意圖。

圖3是圖1之顯示面板之配向程序的示意圖。

圖4是根據本發明另一實施例之顯示面板之第一基板上之元件的上視示意圖。

100．．．第一基板

A．．．顯示區

B．．．非顯示區

AR．．．畫素陣列

P．．．畫素單元

T．．．主動元件

PE．．．畫素電極

DR1．．．第一驅動電路

DR2．．．第二驅動電路

SW1．．．第一開關元件

SW2．．．第二開關元件

G1、G2．．．閘極

S1、S2．．．源極

D1、D2．．．汲極

PA．．．電壓輸入墊

L1、L2．．．導線

SL1～SLn．．．掃描線

DL1～DLn．．．資料線

CL1～CLn．．．電容電極線

Claims (12)

1. 一種顯示面板，包括：一第一基板，其具有一顯示區以及一周邊區；一畫素陣列，位於該顯示區中，且該畫素陣列包括多條掃描線、多條資料線、與該些掃描線以及該些資料線電性連接的多個畫素單元、以及與該些掃描線或該些資料線平行設置之多條電容電極線；一第一驅動電路，整合於該周邊區中並且與該畫素陣列電性連接；多個第一開關元件，位於該第一驅動電路與該畫素陣列之間，其中該些第一開關元件電性連接該第一驅動電路、該些掃描線以及該些電容電極線；一電壓輸入墊，位於該周邊區中且與該些第一開關元件電性連接，其中該電壓輸入墊之一電壓訊號通過該些第一開關元件之後可同時傳遞到該些掃描線以及該些電容電極線；一第二基板，位於該第一基板的對向，且該第二基板上具有一對向電極；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項所述之顯示面板，其中該電壓輸入墊之該電壓訊號為一直流電壓。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該直流電壓值約為10～50 V。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中每一第一開關元件包括一閘極、一源極以及一汲極，該閘極與該源極電性連接該電壓輸入墊，且該汲極電性連接其中一掃描線或是其中一電容電極線。
5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包括：一第二驅動電路，位於該周邊區並且與該畫素陣列電性連接；以及多個第二開關元件，位於該第二驅動電路與該畫素陣列之間，其中該些第二開關元件電性連接該第二驅動電路以及該些資料線，其中該些第二開關元件與該電壓輸入墊電性連接，且該電壓輸入墊之該電壓訊號通過該些第二開關元件之後可傳遞到該些資料線。
6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示面板，其中每一第二開關元件包括一閘極、一源極以及一汲極，該閘極與該源極電性連接該電壓輸入墊，且該汲極電性連接其中一資料線。
7. 一種顯示面板的配向方法，包括：提供一顯示面板，其如申請專利範圍第1項所述；以及在該電壓輸入墊施予一直流電壓，該直流電壓通過該些第一開關元件而傳遞到該些掃描線以及該些電容電極線，並且同時於該對向電極施予一熟化電壓(curing voltage)訊號，以對該顯示介質進行預傾配向程序。
8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示面板的配向方法，其中該直流電壓約為10～50 V。
9. 如申請專利範圍第7項所述之顯示面板的配向方法，更包含施加能量光束於該顯示面板上，以使得該顯示介質進行聚合物穩定配向程序。
10. 一種顯示面板的配向方法，包括：提供一顯示面板，其如申請專利範圍第5項所述；以及在該電壓輸入墊施予一直流電壓，該直流電壓通過該些第一開關元件以及該些第二開關元件而傳遞到該些掃描線、該些電容電極線及該些資料線，並且同時於該對向電極施予一熟化電壓(curing voltage)訊號，以對該顯示介質進行預傾配向程序。
11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板的配向方法，其中該直流電壓約為10～50 V。
12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示面板的配向方法，更包含施加能量光束於該顯示面板上，以使得該顯示介質進行聚合物穩定配向程序。