TWI471671B - 畫素結構以及顯示面板 - Google Patents

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TWI471671B TW100100840A TW100100840A TWI471671B TW I471671 B TWI471671 B TW I471671B TW 100100840 A TW100100840 A TW 100100840A TW 100100840 A TW100100840 A TW 100100840A TW I471671 B TWI471671 B TW I471671B
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    • G09G2300/0426—Layout of electrodes and connections

Description

畫素結構以及顯示面板
本發明是有關於一種畫素結構以及顯示面板，且特別是有關於一種半穿透-半反射式的畫素結構以及顯示面板。
近年來由於液晶顯示技術的興起，具有高畫質、輕薄化、低功率消耗以及低輻射等優點之薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)逐漸地取代陰極射線管而成為顯示器市場的主流。若依照光源的利用方式來對液晶顯示器加以分類，則其大致上可分類為穿透式與反射式等二種類型。穿透式液晶顯示器主要是以一背光源(back light)作為其顯示光源，而反射式液晶顯示器是以前置光源或者是外界光源作為其顯示光源。
然而，隨著液晶顯示器之應用場合的多元化，許多具有液晶顯示器之攜帶式之電子產品在顯示功能的訴求上亦逐漸地提高。這些攜帶式之電子產品不但需要在室內具有良好的畫面顯示效果，同時亦需要在具有強光的外界環境下維持適當的畫面品質。因此，半穿透半反射式液晶顯示(transflective LCD)技術遂被提出。
一般而言，半穿透半反射式液晶顯示面板通常採用雙重晶穴間距(dual cell gap)之設計，以使得穿透區域與反射區域皆具有良好的顯示品質。但是，具有雙重晶穴間距之半穿透半反射式液晶顯示面板通常在製作上較為複雜，且各畫素單元在穿透區域與反射區域之間常會有透光度不佳的問題，造成開口率(aperture ratio)的下降。
本發明提供一種畫素結構，具有半穿透-半反射顯示功能。
本發明提供一種顯示面板，在顯示介質的厚度維持一定的架構下具有半穿透-半反射顯示功能。
本發明提出一種畫素結構，配置於一基板上。基板具有一穿透顯示區以及一反射顯示區。畫素結構包括一掃描線、一資料線、一主動元件、一第一電極、一第二電極以及一配向層。資料線與掃描線相交。主動元件電性連接掃描線以及資料線。第一電極具有位於穿透顯示區的多個第一條狀部以及位於反射顯示區的多個第二條狀部。各第一條狀部沿一第一方向延伸，各第二條狀部沿一第二方向延伸，且第一方向與第二方向實質上彼此正交。第一電極與第二電極的其中一者電性連接至主動元件，另一者連接至一共用電位。配向層覆蓋第一電極以及第二電極，且配向層的一配向方向與第二方向相交45度~85度。
本發明另提供一種顯示面板，其包括多個如前所述的畫素結構，配置於上述基板上、一對向基板以及一顯示介質。對向基板與上述基板相對。顯示介質配置於上述基板與對向基板之間，且顯示介質在穿透顯示區的厚度與在反射顯示區的厚度大致相同。
基於上述，本發明令反射顯示區與穿透顯示區中的電極圖案沿著彼此垂直的兩個方向延伸，且配向層提供單一的配向方向。因此，本發明的畫素結構可在穿透顯示區以及反射顯示區對顯示介質提供不同的作用，以在反射顯示區與穿透顯示區呈現理想的顯示效果。此外，本發明的顯示面板不需改變顯示介質的厚度就可以實現半穿透-半反射的顯示功能。
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繪示為本發明第一實施例的畫素結構，而圖2為圖1的畫素結構沿剖線I-I’以及剖線II-II’所繪示的剖面圖。請同時參照圖1與圖2，畫素結構100配置於一基板10上。基板10具有一穿透顯示區12以及一反射顯示區14。畫素結構100包括一掃描線110、一資料線120、一主動元件130、一第一電極140、一第二電極150以及一配向層160。資料線120與掃描線110相交。主動元件130電性連接掃描線110以及資料線120。第一電極140與第二電極150的其中一者電性連接至主動元件130，另一者連接至一共用電位。配向層160則覆蓋第一電極140以及第二電極150，且配向層160的一配向方向162與一第二方向D2相交45度~85度。在一實施例中，配向方向162可與第二方向D2相交60度。
詳言之，第一電極140具有位於穿透顯示區12的多個第一條狀部142以及位於反射顯示區14的多個第二條狀部144。各第一條狀部142沿第一方向D1延伸，各第二條狀144部沿一第二方向D2延伸，且第一方向D1與第二方向D2實質上彼此正交。在本實施例中，第一方向D1與第二方向D2分別為垂直方向以及水平方向，且資料線120實質上平行於第一方向D1，且第二電極(常是共電極)可遮蔽住資料線的訊號變化造成的電場影響。如此一來，資料線120與第一電極140之間不容易發生顯示效果不良的現象。
另外，為了使反射顯示區14提供反射顯示功能，畫素結構100更包括有一反射層170。反射層170配置於反射顯示區14中，並且位在第一電極140與第二電極150接近於基板10的一側。也就是說，外界的光線可以先通過第一電極140再朝向反射層170照射而進行反射式的顯示。當然，本發明並不特別地限制反射層170的配置位置。在其他的實施例中，反射層170可以選擇性地配置於基板10的另一側。
更進一步而言，在本實施例中，第二電極150配置於第一電極140與基板10之間，並且畫素結構100更包括配置於第一電極140與第二電極150之間的一平坦層180。第一電極140與第二電極150分別位於平坦層180的相對兩側。第一條狀部142之間的空隙以及第二條狀部144之間的空隙可以將第二電極150暴露出來。畫素結構100顯示畫面時，第一電極140與第二電極150分別被施予不同的電壓，因此第一電極140與暴露出來的第二電極150之間可以形成有橫向電場以驅動顯示介質來進行顯示。簡言之，畫素結構100為一種邊緣電場切換(Fringe Field Switch,FFS)型的畫素設計。
圖1A與圖1C分別繪示為圖1的畫素結構100應用於顯示面板時，液晶顯示面板的穿透率或反射率對應於電壓的一模擬關係，而圖1B與圖1D分別繪示為圖1的畫素結構100應用於顯示面板時，液晶顯示面板的穿透率或反射率以電壓為7V時的穿透率或反射率為基準正規化後(normalized)對應於電壓的一模擬關係。在此模擬過程中，液晶顯示面板所使用的液晶材料的介電常數Δε=+8.2，液晶層的Δnd(相位差值)例如為0.41μm，而液晶層在上下兩側具有的預傾角皆為2度。配向方向例如與圖1所繪示的第二方向D2相交60度。液晶顯示面板使用可見光範圍的中心波長(550nm)的單色光作為模擬光線。
在圖1A與圖1B中，畫素結構100的平坦層180在穿透顯示區12以及反射顯示區14的厚度分別為0.2μm及0.1μm，而各第一條狀部142的寬度W1與各第二條狀部144的寬度W2皆為3μm。此外，相鄰兩第一條狀部142之間的一第一距離G1以及相鄰兩第二條狀部144之間的一第二距離G2皆為5μm。曲線X1呈現顯示面板的穿透率隨電壓的變化趨勢，而曲線X2呈現顯示面板的反射率隨電壓的變化趨勢。由曲線X1與曲線X2可清楚知道，在相同的電極圖案設計下，本實施例藉由配向方向以及平坦層180厚度的調整，可使液晶顯示面板無論在穿透顯示模式下或是在反射顯示模式下都呈現大致相同的亮度變化。也就是說，穿透顯示區12以及反射顯示區14可以呈現大致相同的灰階曲線(gamma curve)。
另外，在圖1C與圖1D中，畫素結構100的平坦層180在穿透顯示區12以及反射顯示區14的厚度皆為0.1μm，而各第一條狀部142的寬度W1與各第二條狀部144的寬度W2皆為3μm。此外，相鄰兩第一條狀部142之間的一第一距離G1以及相鄰兩第二條狀部144之間的一第二距離G2分別為3μm以及5μm。曲線X3呈現顯示面板的穿透率隨電壓的變化趨勢，而曲線X4呈現顯示面板的反射率隨電壓的變化趨勢。比較曲線X3與曲線X4之間的關係以及曲線X1與曲線X2之間的關係，可以發現曲線X3與曲線X4實質上為趨勢幾乎一致的兩條曲線。
由此可知，電極圖案的設計會影響電場的分布情形，特別是對於邊緣電場切換型的畫素設計而言。因此，在穿透顯示區12與反射顯示區14需求的顯示效果不同下，第一電極140中第一條狀部142與第二條狀部144可以具有不同的圖案設計。舉例而言，相鄰兩第一條狀部142之間的一第一距離G1可以不等於相鄰兩第二條狀部144之間的一第二距離G2。或是，各第一條狀部142的寬度W1可選擇性地不等於各第二條狀部144的寬度W2。
在本實施例中，平坦層180提供一平坦的表面使得畫素結構100在穿透顯示區12與反射顯示區14的厚度大致相同。另外，為了調整穿透顯示區12與反射顯示區14的顯示效果，平坦層180在穿透顯示區12的厚度d1例如是大於在反射顯示區14的厚度d2。當然，本發明不限於此，在其他的實施例中，平坦層180可以具有均勻一致的厚度，亦即，厚度d1也可選擇性地等於厚度d2。
除此之外，畫素結構100還包括一λ/4延遲層190。畫素結構100應用於一顯示面板時，顯示面板的上、下表面上例如分別貼附有上片光板以及下片光板，且上、下偏光板的穿透軸互相垂直。此時，λ/4延遲層190的慢軸與配置於顯示面板上的上板偏光片的穿透軸夾45度。另外，以畫素結構100而言，λ/4延遲層190配置於反射顯示區14中，且位於第一電極140以及第二電極150接近基板10的一側。具體來說，λ/4延遲層190配置在反射層170以及平坦層180之間，其設置有助於正常黑(normally black)的畫素結構100在待機狀態下維持黑畫面。在穿透顯示區12中，畫素結構100例如還配置有一絕緣層195。絕緣層195位於第二電極150與基板10之間。
掃描線110在本實施例中是以配置在畫素結構100的邊緣為例，但本發明不限於此。圖3繪示為本發明第二實施例的畫素結構的示意圖。請參照圖3，畫素結構200與畫素結構100類似，其配置於基板10上。畫素結構200與畫素結構100的主要差異在於掃描線110的配置位置。在本實施例中，掃描線110位於穿透顯示區12以及反射顯示區14之間，且第一電極140例如橫跨掃描線110。
具體而言，第一電極140中的第一條狀部142與第二條狀部144分別地位在掃描線110的相對兩側。掃描線110可說是定義出反射顯示區14與穿透顯示區12之界線。一般而言，掃描線110是由不透光的導電材料製作而成。反射顯示區14與穿透顯示區12的界線上發生顯示效果不均勻或是顯示品質不佳時，掃描線110的設置可以遮蔽這些顯示效果不良的區域而提高畫素結構200所呈現的顯示品質。
圖4繪示為本發明第三實施例的畫素結構，而圖5為圖4的畫素結構沿剖線III-III’以及剖線IV-IV’所繪示的剖面圖。請同時參照圖1與圖2，畫素結構300配置於一基板10上。基板10具有一穿透顯示區12以及一反射顯示區14。畫素結構300包括一掃描線310、一資料線320、一主動元件330、一第一電極340、一第二電極350以及一配向層360。資料線320與掃描線310相交。主動元件330電性連接掃描線310以及資料線320。第一電極340與第二電極350的其中一者電性連接至主動元件130，另一者連接至一共用電位。配向層360則覆蓋第一電極340以及第二電極350，且配向層360的一配向方向362與一第二方向D2相交45度~85度。值得一提的是，無論在穿透顯示區12或是反射顯示區14，配向層360的配向方向362皆為相同。因此，本實施例不需以複雜的製程來形成多種配向方向。
詳言之，第一電極340具有位於穿透顯示區12的多個第一條狀部342以及位於反射顯示區14的多個第二條狀部344。各第一條狀部342沿第一方向D1延伸，各第二條狀344部沿一第二方向D2延伸，且第一方向D1與第二方向D2實質上彼此正交。在本實施例中，第一方向D1與第二方向D2分別為垂直方向以及水平方向，且資料線320實質上平行於第一方向D1。此外，第二電極350也具有位於穿透顯示區12的多個第三條狀部352以及位於反射顯示區14的多個第四條狀部354。第一條狀部342與第三條狀部352交替配置，而第二條狀部344與第四條狀部354交替配置。簡言之，畫素結構300的第一電極340與第二電極350是配置於同一平面上。
為了使反射顯示區14提供反射顯示功能，畫素結構300更包括有一反射層370。反射層370配置於反射顯示區14中，並且位在第一電極340與第二電極350接近於基板10的一側。也就是說，使用者在觀看畫素結構300所顯示的畫面時是沿著第一電極340朝向反射層370的方向觀看。當然，本發明並不特別地限制反射層370的配置位置。在其他的實施例中，反射層370可以選擇性地配置於基板10的另一側。
更進一步而言，在本實施例中，畫素結構300更包括配置於基板10與電極(340、350)之間的一平坦層380。平坦層380提供一平坦的表面使得第一電極340與第二電極350配置於同一平面上，並且使得畫素結構300在穿透顯示區12與反射顯示區14的厚度大致相同。以本實施例而言，平坦層380在穿透顯示區12的厚度d1例如是大於在反射顯示區14的厚度d2。當然，本發明不限於此，在其他的實施例中，平坦層380可以具有均勻一致的厚度，亦即，厚度d1也可選擇性地等於厚度d2。
除此之外，畫素結構300還包括一λ/4延遲層390，其配置於反射顯示區14中，且位於反射層370以及平坦層380之間。，λ/4延遲層390的設置有助於正常黑(normally black)的畫素結構300在待機狀態下維持黑畫面。在一實施例中，當畫素結構300應用於一顯示面板(未繪示)中，且顯示面板(未繪示)的上、下表面分別貼附有上、下偏光片時，λ/4延遲層390的慢軸例如可與上偏光片的穿透軸相交45度夾角。此外，上、下偏光片的穿透軸例如彼此垂直。整體而言，畫素結構300與前述畫素結構100的主要差異在於電極的配置位置。因此，在畫素結構300的另一種實施方式中，掃描線310可選擇性地配置於穿透顯示區12與反射顯示區14之間。
圖6繪示為本發明一實施例的顯示面板示意圖。請參照圖6，顯示面板400包括基板10、多個配置於基板10上的畫素結構410、對向基板420、顯示介質430以及偏光片440、450。顯示介質430配置於基板10以及對向基板420之間，而偏光片440、450配置於顯示面板400的最外側。基板10上所配置的畫素結構410可以選自於前述多個實施例所描述的畫素結構100、200或300，或是選自由畫素結構100、200或300所衍生的畫素結構。另外，顯示介質430例如是液晶材料。對向基板420上更可以選擇地進一步設置有彩色濾光層(未繪示)以實現多彩化的顯示效果。進一步而言，顯示面板400的上、下表面上可選擇性地貼附有上、下偏光片(未繪示)。
值得一提的是，前述的畫素結構100、200、300在穿透顯示區12以及反射顯示區14都具有大致相同的厚度，因而本實施例的顯示介質430在穿透顯示區12與反射顯示區14實質上具有均一的厚度，藉以使得顯示面板400具有理想的顯示品質。換言之，顯示面板400不需藉由多重間隙的設計來使反射顯示效果與穿透顯示效果趨於一致。此舉非但可降低製作過程的複雜性更可避免顯示介質430因厚度變化而發生顯示不均的情形。
綜上所述，本發明使得穿透顯示區與反射顯示區的電極沿著相互垂直的延伸方向設置，並且令配向層在穿透顯示區與反射顯示區提供相同的配向方向。因此，畫素結構在穿透顯示區與反射顯示區中可分別提供理想的顯示效果。進一步而言，將本發明的畫素結構應用在顯示面板中，可在均一厚度的顯示介質設計下實現半穿透-半反射的顯示功能。藉此達到製程簡單以及顯示效果良好的效果。
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。
10．．．基板
12．．．穿透顯示區
14．．．反射顯示區
100、200、300、410．．．畫素結構
110、310．．．掃描線
120、320．．．資料線
130、330．．．主動元件
140、340．．．第一電極
142、342．．．第一條狀部
144、344．．．第二條狀部
150、350．．．第二電極
160、360．．．配向層
162、362．．．配向方向
170、370．．．反射層
180、380．．．平坦層
190、390．．．λ/4延遲層
195．．．絕緣層
352．．．第三條狀部
354．．．第四條狀部
400．．．顯示面板
420．．．對向基板
430．．．顯示介質
440、450．．．偏光片
D1．．．第一方向
D2．．．第二方向
d1、d2．．．厚度
G1．．．第一距離
G2．．．第二距離
I-I’、II-II’、III-III’、IV-IV’．．．剖線
W1、W2．．．寬度
X1、X2、X3、X4．．．曲線
圖1繪示為本發明第一實施例的畫素結構。
圖1A分別繪示為圖1的畫素結構100應用於顯示面板時，液晶顯示面板的穿透率或反射率對應於電壓的一模擬關係。
圖1B分別繪示為圖1的畫素結構100應用於顯示面板時，液晶顯示面板的穿透率或反射率以電壓為7V時的穿透率或反射率為基準正規化後(normalized)對應於電壓的一模擬關係。
圖1C分別繪示為圖1的畫素結構100應用於顯示面板時，液晶顯示面板的穿透率或反射率對應於電壓的一模擬關係。
圖1D分別繪示為圖1的畫素結構100應用於顯示面板時，液晶顯示面板的穿透率或反射率以電壓為7V時的穿透率或反射率為基準正規化後(normalized)對應於電壓的一模擬關係。
圖2為圖1的畫素結構沿剖線I-I’以及剖線II-II’所繪示的剖面圖。
圖3繪示為本發明第二實施例的畫素結構的示意圖。
圖4繪示為本發明第三實施例的畫素結構。
圖5為圖4的畫素結構沿剖線III-III’以及剖線IV-IV’所繪示的剖面圖。
圖6繪示為本發明一實施例的顯示面板示意圖。
10．．．基板
12．．．穿透顯示區
14．．．反射顯示區
100．．．畫素結構
110．．．掃描線
120．．．資料線
130．．．主動元件
140．．．第一電極
142．．．第一條狀部
144．．．第二條狀部
150．．．第二電極
162．．．配向方向
170．．．反射層
D1．．．第一方向
D2．．．第二方向
G1．．．第一距離
G2．．．第二距離
I-I’、II-II’．．．剖線
W1、W2．．．寬度

Claims (12)

  1. 一種畫素結構，配置於一基板上，該基板具有一穿透顯示區以及一反射顯示區，且該畫素結構包括：一掃描線；一資料線，與該掃描線相交；一主動元件，電性連接該掃描線以及該資料線；一第一電極，具有位於該穿透顯示區的多個第一條狀部以及位於該反射顯示區的多個第二條狀部，各該第一條狀部沿一第一方向延伸，各該第二條狀部沿一第二方向延伸，且該第一方向與該第二方向實質上彼此正交；一第二電極，該第一電極與該第二電極的其中一者電性連接至該主動元件，另一者連接至一共用電位；以及一配向層，覆蓋該第一電極以及該第二電極，該配向層在該穿透顯示區與該反射顯示區提供一配向方向，且該配向層的該配向方向與該第二方向相交45度~85度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，更包括一反射層，配置於該反射顯示區中，且位於該第一電極以及該第二電極接近該基板的一側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，更包括一λ/4延遲層，配置於該反射顯示區中，且位於該第一電極以及該第二電極接近該基板的一側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，更包括一平坦層，配置於該第一電極以及該基板之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之畫素結構，其中該第二電極位於該平坦層與該基板之間，且該平坦層在該穿透顯示區所具有的一第一高度大於在該反射顯示區所具有的一第二高度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之畫素結構，更包括一絕緣 層，配置於該穿透顯示區中，且該絕緣層位於該第二電極與該基板之間。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之畫素結構，其中該第一電極與該第二電極實質上共平面，其中該第二電極具有位於該穿透顯示區的多個第三條狀部以及位於該反射顯示區的多個第四條狀部，且該些第一條狀部與該些第三條狀部交替配置，而該些第二條狀部與該些第四條狀部交替配置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中相鄰兩第一條狀部之間的一第一距離不等於相鄰兩第二條狀部之間的一第二距離。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中各該第一條狀部的寬度不等於各該第二條狀部的寬度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該資料線實質上平行於該第一方向。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該掃描線位於該穿透顯示區以及該反射顯示區之間，且該第一電極橫跨該掃描線。
  12. 一種顯示面板，包括：多個如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，配置於該基板上；一對向基板，與該基板相對；以及一顯示介質，配置於該基板與該對向基板之間，且該顯示介質在該穿透顯示區的厚度與在該反射顯示區的厚度大致相同。
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