TWI499851B - 畫素結構及具有此畫素結構之液晶顯示面板 - Google Patents

Description

畫素結構及具有此畫素結構之液晶顯示面板

本發明是有關於一種畫素結構及具有此畫素結構之液晶顯示面板，且特別是有關於一種使用聚合物穩定配向(Ploymer Stabilized Alignment，PSA)技術的畫素結構及具有此畫素結構之液晶顯示面板。

隨著液晶顯示器的顯示規格不斷地朝向大尺寸發展，市場對於液晶顯示器的性能要求是朝向高對比、快速反應及廣視角等特性。為了克服大尺寸液晶顯示面板的視角問題，液晶顯示面板的廣視角技術也必須不停地進步與突破。聚合物穩定配向(PSA)為目前普遍應用在液晶顯示面板的廣視角技術之一。然而，在習知的聚合物穩定配向型液晶顯示面板中，在畫素電極的邊緣處容易產生暗線(disclination line)，而使得液晶顯示面板的對比及透光度下降，進而導致顯示不均勻(mura)的問題。因此，如何開發出透光度較高且不易發生暗線問題的畫素結構，實為研發者所欲達成的目標之一。

本發明提供一種畫素結構及具有此畫素結構之液晶顯示面板，使得畫素結構的透光度較高且不易發生暗線問題。

本發明提出一種畫素結構，包括資料線、掃描線、至少一主動元件、畫素電極以及金屬線。主動元件與資料線以及掃描線電性連接。畫素電極與主動元件電性連接，且鄰接掃描線與資料線至少其中之一的畫素電極的邊緣處具有開口。金屬線位於畫素電極的下方，其中延伸至畫素電極的邊緣處的金屬線被開口裸露出來，且畫素電極之開口的邊緣與金屬線之間的最短距離為大於或是等於3微米。

本發明另提出一種畫素結構，包括資料線、掃描線、至少一主動元件、畫素電極以及金屬線。主動元件與資料線以及掃描線電性連接。畫素電極與主動元件電性連接，且鄰接掃描線與資料線至少其中之一的畫素電極的邊緣處具有封閉式開口。金屬線位於畫素電極的下方，其中延伸至畫素電極的邊緣處的金屬線被封閉式開口裸露出來。開口的寬度大於金屬線的寬度，且開口裸露出金屬線的長度為至少3微米。

本發明又提出一種液晶顯示面板，包括第一基板、第二基板以及液晶材料。第一基板具有多個畫素結構，每一畫素結構如上述之畫素結構。第二基板位於第一基板的對向。液晶材料位於第一基板以及第二基板之間，其中對應設置在每一畫素結構之開口處的液晶材料往畫素結構的中央傾倒。

基於上述，在本發明的畫素結構及具有此畫素結構之液晶顯示面板中，鄰接掃描線與資料線至少其中之一的畫素電極的邊緣處具有開口，且延伸至畫素電極的邊緣處的金屬線被開口裸露出來。因此，可避免對應設置在每一畫素結構之開口處的液晶材料往畫素結構的邊緣傾倒。換言之，在本發明中，對應設置在每一畫素結構之開口處的液晶材料往畫素結構的中央傾倒，使得畫素結構的透光度較高且不易發生暗線問題，進而具有良好的顯示品質。

為讓本發明的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。

100、102、104、106、108、200‧‧‧畫素結構

110‧‧‧資料線

120‧‧‧掃描線

130‧‧‧主動元件

132‧‧‧閘極

134‧‧‧通道層

136‧‧‧汲極

138‧‧‧源極

140‧‧‧畫素電極

142、144‧‧‧主幹部

146‧‧‧分支部組

146a‧‧‧分支部

148‧‧‧邊線部

150、250‧‧‧開口

152‧‧‧配向狹縫

160‧‧‧金屬線

162‧‧‧第一部分

164‧‧‧第二部分

164’‧‧‧金屬線段

170‧‧‧接觸窗

410‧‧‧第一基板

412‧‧‧畫素陣列層

420‧‧‧第二基板

422‧‧‧電極層

430‧‧‧液晶材料

450‧‧‧液晶顯示面板

D1、D2、D3、D4‧‧‧方向

L1、L2、L3‧‧‧長度

P1、P2‧‧‧最短距離

R‧‧‧區域

W1‧‧‧最小寬度

W2‧‧‧寬度

θ‧‧‧夾角

圖1至圖5分別為依照本發明的第一實施例的一種畫素結構的上視示意圖。

圖6為依照本發明的第二實施例的一種畫素結構的上視示意圖。

圖7為圖6的區域R的放大示意圖。

圖8為依照本發明的一實施例的一種液晶顯示面板的剖面示意圖。

圖1至圖5分別為依照本發明的第一實施例的一種畫素結構的上視示意圖。

請參照圖1，本發明的畫素結構100包括資料線110、掃描線120、至少一主動元件130、畫素電極140、金屬線160以及接觸窗170。

資料線110與掃描線120的延伸方向不相同，較佳的是資料線110的延伸方向與掃描線120的延伸方向垂直。此外，資料線110與掃描線120是位於不相同的膜層，且兩者之間夾有絕緣層(未繪示)。資料線110與掃描線120主要用來傳遞驅動此畫素結構100的驅動訊號。資料線110與掃描線120一般是使用金屬材料。然而，本發明不限於此。根據其他實施例，資料線110與掃描線120也可以使用其他導電材料例如是包括合金、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮化物、金屬材料的氮氧化物或是金屬材料與其它導電材料的堆疊層。

主動元件130與資料線110以及掃描線120電性連接。在此，主動元件130例如是薄膜電晶體，其包括閘極132、通道層134、汲極136以及源極138。閘極132與掃描線120電性連接，源極138與資料線110電性連接。換言之，當有控制訊號輸入掃描線120時，掃描線120與閘極132之間會電性導通；當有控制訊號輸入資料線110時，資料線110會與源極138電性導通。通道層134位於閘極132之上方並且位於源極138與汲極136的下 方。本實施例之主動元件130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。在其他實施例中，主動元件130也可以是頂部閘極型薄膜電晶體。再者，在主動元件130的閘極132上更覆蓋有絕緣層(未繪示)，其又可稱為閘極絕緣層。另外，在主動元件130上可更覆蓋有另一絕緣層(未繪示)，其又可稱為保護層。這些絕緣層的材料例如是包括無機材料、有機材料或上述之組合。無機材料例如是包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述至少二種材料的堆疊層。

畫素電極140與主動元件130電性連接。在本實施例中，畫素電極140包括主幹部142、主幹部144以及多個分支部組146。

主幹部142的延伸方向實質上平行於資料線110的延伸方向，而主幹部144的延伸方向實質上平行於掃描線120的延伸方向。因此，較佳的是主幹部142與主幹部144彼此垂直設置。

各分支部組146與主幹部142以及主幹部144連接，且各分支部組146可包括多個延伸方向彼此平行之分支部146a。舉例來說，在一實施例中，畫素電極140具有四組分支部組146分別沿方向D1、D2、D3以及D4延伸。再者，分支部146a從主幹部142或主幹部144往四個方向D1、D2、D3以及D4向外延伸，其中分支部146a與主幹部142或主幹部144之間的夾角θ不等於90度。在分支部146a之間的空隙又稱為配向狹縫152。

在本實施例中，畫素電極140更包括多個邊線部148，其配置在畫素電極140之分支部組146的末端。邊線部148可配置 在畫素電極140的邊線之分支部組146的末端、部分邊線之分支部組146的末端或整個邊線之分支部組146的末端，但本發明不限制一定要使用邊線部148。換言之，在其他實施例中，畫素電極140亦可以省略邊線部148的設計。

特別是，在本發明中，鄰接掃描線120與資料線110之畫素電極140的邊緣處具有開口150。在圖1之實施例中，開口150是鄰接掃描線120與資料線110設置，且開口150例如是開放式開口。但本發明不限於此，根據其他實施例，開口150可以是鄰接掃描線120與資料線110至少其中之一設置，例如開口150可以是鄰接資料線110設置，或者開口150亦可以是鄰接掃描線120設置。

金屬線160位於畫素電極140的下方，其中延伸至畫素電極140的邊緣處(即，鄰接掃描線120與資料線110至少其中之一的畫素電極140的邊緣處)的金屬線160被開口150裸露出來。詳言之，金屬線160包括第一部分162以及第二部分164，且第一部分162以及第二部分164彼此垂直。第一部分162對應設置在畫素電極140的主幹部142的下方。第二部分164對應設置於畫素電極140的開口150處，因此第二部分164被開口150裸露出來。

值得一提的是，畫素電極140之開口150的邊緣與金屬線164之間的最短距離P1為大於或是等於3微米且小於10微米，較佳的是最短距離P1為大於或是等於5微米且小於10微米。若 最短距離P1過短，則仍會發生暗線的問題。若最短距離P1過長，則發光面積變小會造成開口率較差的問題。因此，適當的最短距離P1可避免在畫素電極140的邊緣處產生暗線且可提高透光度，進而改善顯示品質。

此外，在一實施例中，金屬線160例如是與主動元件130之汲極136電性連接。然而，本發明不限於此。在其他實施例中，金屬線160亦可以是與電容電極或是其他元件電性連接。

接觸窗170位於畫素電極140之主幹部142與主幹部144之交界處，以電性連接金屬線160以及畫素電極140。再者，在一實施例中，金屬線160電性連接主動元件130之汲極136以及畫素電極140。因此，畫素電極140與主動元件130電性連接。詳言之，畫素電極140可透過接觸窗170與主動元件130之汲極136電性連接。

圖2至圖5分別為依照本發明的第一實施例的畫素結構的上視示意圖。圖2至圖5之實施例與上述圖1之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複說明。

請參照圖2，圖2之實施例與上述圖1之實施例不相同之處在於，畫素電極140之邊線部148在鄰近開口150與資料線110之處更延伸了一段長度L1，因而使得開口150(開放式開口)的形狀與圖1之開口150的形狀不相同。

請參照圖3，圖3之實施例與上述圖1之實施例不相同之處在於，畫素電極140之開口150的面積較小，且畫素電極140 之邊線部148在鄰近開口150與掃描線120之處更延伸了一段長度L2且連接分支部組146，而畫素電極140在開口150之處缺少部分邊線部148與部分分支部組146(即，位於主幹部142兩邊之畫素電極不對稱)，因而使得開口150(開放式開口)的形狀與圖1之開口150的形狀不相同。

請參照圖4，圖4之實施例與上述圖1之實施例不相同之處在於，畫素電極140之開口150的面積較小，且畫素電極140之邊線部148在鄰近開口150與掃描線120之處更延伸了一段長度L2且連接分支部組146，而畫素電極140在開口150之處缺少部分邊線部148與部分分支部組146(即，位於主幹部142兩邊之畫素電極不對稱)，且畫素電極140之邊線部148在鄰近開口150與資料線110之處更延伸了一段長度L1，因而使得開口150(開放式開口)的形狀與圖1之開口150的形狀不相同。

請參照圖5，圖5之實施例與上述圖1之實施例不相同之處在於，在金屬線162的正上方局部地覆蓋了畫素電極140，畫素電極140之開口150的面積較小，且畫素電極140之邊線部148在鄰近開口150與掃描線120之處更延伸了一段長度L2且連接分支部組146，而畫素電極140在開口150之處缺少部分邊線部148與部分分支部組146(即，位於主幹部142兩邊之畫素電極不對稱)，因而使得開口150(開放式開口)的形狀與圖1之開口150的形狀不相同。

值得一提的是，在圖2至圖5之實施例中，畫素電極140 之開口150的邊緣與金屬線164之間的最短距離P1為大於或是等於3微米且小於10微米，較佳的是最短距離P1為大於或是等於5微米且小於10微米。若最短距離P1過短，則仍會發生暗線的問題。若最短距離P1過長，則發光面積變小會造成開口率較差的問題。因此，適當的最短距離P1可避免在畫素電極140的邊緣處產生暗線且可提高透光度，進而改善顯示品質。

雖然本發明的圖1至圖5之實施例揭示幾種畫素電極140的邊緣處的開放式開口150的例示性形狀，但本發明不限於此。在本發明的其他實施例中，開放式開口150也可以是其他不同的形狀，只要可以將延伸至畫素電極140的邊緣處(即，鄰接掃描線120與資料線110至少其中之一的畫素電極140的邊緣處)的金屬線160裸露出來且具有適當的最短距離P1即可。

圖6為依照本發明的第二實施例的一種畫素結構200的上視示意圖，而圖7為圖6的區域R的放大示意圖。請參照圖6與圖7，此實施例與上述圖1之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，且不再重複說明。圖6之實施例與上述圖1之實施例不相同之處在於，鄰接掃描線120之畫素電極140的邊緣處的開口250為封閉式開口，且金屬線160的第一部分162與第二部分164彼此平行，其中部分第二部分164(即，金屬線段164’)被開口250裸露出來。但本發明不限於此，根據其他實施例，開口250可以是鄰接掃描線120與資料線110至少其中之一設置，例如開口250可以是鄰接資料線110設置，或者開口250亦可以 是鄰接掃描線120與資料線110設置。值得一提的是，如圖7所示，開口250的最小寬度W1大於金屬線160的寬度W2，且開口250裸露出之金屬線段164’的長度L3為至少3微米且小於10微米，較佳的是至少5微米且小於10微米。被開口250裸露出之金屬線段164’的邊緣與開口250之間的最短距離P2至少大於2微米。若最小寬度W1、長度L3或最短距離P2過短，則仍會發生暗線的問題。若最小寬度W1、長度L3或最短距離P2過長，則發光面積變小會造成開口率較差的問題。因此，適當的最小寬度W1、長度L3及最短距離P2可避免在畫素電極140的邊緣處產生暗線且可提高透光度，進而改善顯示品質。

雖然本發明的圖6及圖7之實施例揭示畫素電極140的邊緣處的封閉式開口250的例示性形狀，但本發明不限於此。在本發明的其他實施例中，封閉式開口250也可以是其他不同的形狀，只要可以將延伸至畫素電極140的邊緣處(即，鄰接掃描線120與資料線110至少其中之一的畫素電極140的邊緣處)的金屬線160裸露出來，且具有適當的最短距離P2、最小寬度W1及長度L3即可。圖8為依照本發明的一實施例的一種液晶顯示面板的剖面示意圖。液晶顯示面板450包括第一基板410、第二基板420以及位於第一基板410與第二基板420之間的液晶材料430。

第一基板410之材質可為玻璃、石英、有機聚合物或是金屬等等。第一基板100上包括配置有畫素陣列層412，所述畫素 陣列層412是由多個畫素結構所構成，每一畫素結構之設計如上述之圖1至圖6中任一個所示。

第二基板420位於第一基板410的對向。第二基板420之材質可為玻璃、石英或有機聚合物等等。第二基板420上包括配置有電極層422。電極層422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。電極層422是全面地覆蓋於第二基板420上。另外，根據本發明之一實施例，電極層422上並未設置有配向圖案(例如配向凸起或配向狹縫)。此外，根據本發明之另一實施例，第二基板420上可更包括設置有彩色濾光陣列層(未繪示)，其包括紅、綠、藍色濾光圖案。另外，第二基板420上可更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層的圖案之間。

液晶材料430包括液晶分子(未繪示)。由於本發明之液晶顯示面板450為使用PSA技術之液晶顯示面板，因此在液晶材料430中除了液晶分子之外，還包括單體化合物(未繪示)。換言之，在此液晶顯示面板450尚未進行單體化合物之熟化程序(curing process)時，液晶材料430中包含有液晶分子以及單體化合物。當此液晶顯示面板450進行單體化合物之熟化程序時，單體化合物會進行聚合反應而於畫素陣列層412以及電極層422之表面上形成聚合物薄膜。因此，當此液晶顯示面板450進行單體化合物之熟化程序之後，液晶材料430主要為液晶分子。

此外，值得一提的是，由於本發明的畫素結構(如圖1至 圖6所示)在鄰接掃描線120與資料線110至少其中之一的邊緣處具有開口(開放式開口150或封閉式開口250)，因此對應設置在每一畫素結構之開口處的液晶材料430會往畫素結構的中央傾倒。當完成PSA技術之熟化程序之後，便可以對液晶材料430中之液晶分子達到預定的配向效果。如此一來，本發明的畫素結構及具有此畫素結構之液晶顯示面板的透光度較高且不易發生暗線問題，進而具有良好的顯示品質。

綜上所述，在本發明的畫素結構及具有此畫素結構之液晶顯示面板中，鄰接掃描線與資料線至少其中之一的畫素電極的邊緣處具有開口(可為開放式開口或封閉式開口)，且延伸至畫素電極的邊緣處的金屬線被開口裸露出來。因此，可避免對應設置在每一畫素結構之開口處的液晶材料往畫素結構的邊緣傾倒。換言之，在本發明中，對應設置在每一畫素結構之開口處的液晶材料往畫素結構的中央傾倒，使得畫素結構的透光度較高且不易發生暗線問題，進而具有良好的顯示品質。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧畫素結構

110‧‧‧資料線

120‧‧‧掃描線

130‧‧‧主動元件

132‧‧‧閘極

134‧‧‧通道層

136‧‧‧汲極

138‧‧‧源極

140‧‧‧畫素電極

142、144‧‧‧主幹部

146‧‧‧分支部組

146a‧‧‧分支部

148‧‧‧邊線部

150‧‧‧開口

152‧‧‧配向狹縫

160‧‧‧金屬線

162‧‧‧第一部分

164‧‧‧第二部分

170‧‧‧接觸窗

D1、D2、D3、D4‧‧‧方向

P1‧‧‧最短距離

θ‧‧‧夾角

Claims (17)

1. 一種畫素結構，包括：一資料線以及一掃描線；至少一主動元件，與該資料線以及該掃描線電性連接；一畫素電極，與該主動元件電性連接，且鄰接該掃描線與該資料線至少其中之一的該畫素電極的邊緣處具有一開口；一金屬線，位於該畫素電極的下方，其中該金屬線延伸至該畫素電極的該邊緣處被該開口裸露出來，且該畫素電極之該開口的邊緣與該金屬線之間的一最短距離為大於或是等於3微米。
2. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該最短距離為大於或是等於5微米。
3. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該最短距離小於10微米。
4. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該畫素電極包括：一主幹部；以及多個分支部組，從該主幹部往向外延伸，其中該些分支部組與該主幹部之間的夾角不等於90度。
5. 如申請專利範圍第4項所述的畫素結構，其中該金屬線包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分對應設置在該畫素電極的該主幹部的下方，且該第二部分對應設置於該畫素電極的該開口處。
6. 如申請專利範圍第5項所述的畫素結構，其中該第一部分以及該第二部分彼此垂直，且該開口為一開放式開口。
7. 如申請專利範圍第4項所述的畫素結構，其中該金屬線電性連接該主動元件以及該畫素電極。
8. 如申請專利範圍第7項所述的畫素結構，更包括一接觸窗，位於該畫素電極之該主幹部之處，以電性連接該金屬線以及該畫素電極。
9. 一種畫素結構，包括：一資料線以及一掃描線；至少一主動元件，與該資料線以及該掃描線電性連接；一畫素電極，與該主動元件電性連接，且鄰接該掃描線與該資料線至少其中之一的該畫素電極的邊緣處具有一封閉式開口；一金屬線，位於該畫素電極的下方，其中該金屬線延伸至該畫素電極的該邊緣處被該封閉式開口裸露出來，該開口的寬度大於該金屬線的寬度，且該開口裸露出該金屬線的長度為至少3微米。
10. 如申請專利範圍第9項所述的畫素結構，其中該金屬線的邊緣與該開口之間的距離至少大於2微米，且該開口裸露出該金屬線的長度為至少5微米。
11. 如申請專利範圍第10項所述的畫素結構，其中該開口裸露出該金屬線的長度為小於10微米。
12. 如申請專利範圍第9項所述的畫素結構，其中該畫素電 極包括：一主幹部；以及多個分支部組，從該主幹部往向外延伸，其中該些分支部組與該主幹部之間的夾角不等於90度。
13. 如申請專利範圍第12項所述的畫素結構，其中該金屬線包括一第一部分以及一第二部分，該第一部分對應設置在該畫素電極的該主幹部的下方，且該第二部分對應設置於該畫素電極的該開口處。
14. 如申請專利範圍第13項所述的畫素結構，其中該第一部分以及該第二部分彼此平行。
15. 如申請專利範圍第12項所述的畫素結構，其中該金屬線電性連接該主動元件以及該畫素電極。
16. 如申請專利範圍第15項所述的畫素結構，更包括一接觸窗，位於該畫素電極之該主幹部之處，以電性連接該金屬線以及該畫素電極。
17. 一種液晶顯示面板，包括：一第一基板，其具有多個畫素結構，每一畫素結構如申請專利範圍第1項或第9項所述；一第二基板，位於該第一基板的對向；以及一液晶材料，位於該第一基板以及該第二基板之間，其中對應設置在每一畫素結構之該開口處的該液晶材料往該畫素結構的中央傾倒。