TWI516852B - 畫素結構 - Google Patents

Description

畫素結構

本發明是有關於一種畫素結構，且特別是有關於一種主動元件彼此串聯的畫素結構。

目前常見的顯示面板的畫素結構是於一個畫素區域中設置一個主動元件搭配單個畫素電極所形成。不過，這樣一來，單個畫素結構中所驅動的顯示介質(例如為液晶化合物)僅會有單一種偏轉程度，故使用者僅能在一定的視角範圍內才能觀看到品質良好的顯示畫面。為實現廣視角的顯示功能，常見的一種畫素設計方法是將一個畫素結構區分成至少兩個以上的畫素區域，其中每一個畫素區域例如是配置一個主動元件以及一個畫素電極。並由不同畫素區域中的畫素電極可具有不同的配向結構及/或具有不同的電位，因此可以使單一畫素結構所驅動的顯示介質具有多種多種不同的配向方向及/或偏轉程度，藉此達成廣視角顯示功能。

隨著對顯示面板的顯示品質的要求越來越高，高解析度的顯示面板因應誕生。目前已有4K2K解析度的顯示面板被研發出，其畫素結構的數量相當地多(例如是解析度為3840x2160和 4096×2160兩種畫素設計方式)。對應地，每一個畫素結構所分配到的面積相當地小，若是要搭配前述之單一個畫素結構具有多個畫素區域的設計方式，則每一個畫素區域的面積將更為縮減，此時，多個主動元件的設置將會佔據過多空間而造成開口率下降，而且容易有寄生電容過大的問題產生。

本發明提供一種畫素結構，其中多個主動元件可透過串聯的方式連接，藉以提升開口率並降低寄生電容。

本發明的一種畫素結構包括一掃描線、一資料線、一第一畫素單元以及一第二畫素單元。第一畫素單元包括一第一主動元件以及一與第一主動元件電性連接的第一畫素電極，其中第一主動元件包括一第一閘極、一第一源極以及一第一汲極。第一閘極與掃描線電性連接，第一源極與資料線電性連接，第一汲極與第一畫素電極電性連接。第二畫素單元包括一第二主動元件以及一與第二主動元件電性連接的第二畫素電極。第二主動元件包括一第二閘極、一第二源極以及一第二汲極，第二閘極與掃描線電性連接，第二汲極與第二畫素電極電性連接，其中，第一汲極與第二源極電性連接。

基於上述，本發明的畫素結構的第一主動元件的第一汲極與第二主動元件的第二源極電性連接，藉以形成彼此串聯的第一主動元件和第二主動元件，因此可以提升畫素結構的開口率並 降低寄生電容，以提供良好的顯示品質。

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。

10、10a、10b、10c‧‧‧畫素陣列

100、100a、100b、100c‧‧‧畫素結構

110‧‧‧掃描線

120‧‧‧資料線

130‧‧‧第一畫素單元

132‧‧‧第一主動元件

134‧‧‧第一畫素電極

140‧‧‧第二畫素單元

142‧‧‧第二主動元件

144‧‧‧第二畫素電極

150‧‧‧連接電極

160‧‧‧訊號線

170‧‧‧分享單元

172‧‧‧分享主動元件

174‧‧‧分享電容器

180‧‧‧第三畫素單元

182‧‧‧第三主動元件

184‧‧‧第三畫素電極

C1、C2、C3‧‧‧通道

CL‧‧‧訊號線

Cs‧‧‧分享電容

D1、D2、D3‧‧‧汲極

DL‧‧‧資料線

G1、G2、G3‧‧‧閘極

PE1‧‧‧第一畫素電極

PE2‧‧‧第二畫素電極

S1、S2、S3‧‧‧源極

SS‧‧‧分享源極

SD‧‧‧分享汲極

SG‧‧‧分享閘極

SC‧‧‧分享通道

ST‧‧‧分享主動元件

SE‧‧‧分享電容器

SL‧‧‧掃描線

T1‧‧‧第一主動元件

T2‧‧‧第二主動元件

圖1為本發明一實施例的畫素結構的上視示意圖。

圖2為圖1的畫素結構所形成的畫素陣列的上視示意圖。

圖3為本發明一實施例的畫素結構的上視示意圖。

圖4為圖3的畫素結構所形成的畫素陣列的上視示意圖。

圖5為本發明另一實施例的畫素結構的上視示意圖。

圖6為圖5的畫素結構所形成的畫素陣列的上視示意圖。

圖7為圖5的畫素結構的等效電路示意圖。

圖8為比較例1的畫素結構的上視示意圖。

圖9為比較例1的畫素結構所形成的畫素陣列的上視示意圖。

圖1為本發明一實施例的畫素結構的上視示意圖。圖2為圖1的畫素結構所形成的畫素陣列的上視示意圖。請參照圖1和圖2，畫素陣列10包括多個畫素結構100，且這些畫素結構100呈陣列排列。圖2中繪示四個畫素結構100為例說明。但本發明不限於此。畫素陣列10可以包括更多的畫素結構100，依設計需 求而定。如圖1所示，畫素結構100包括一掃描線110、一資料線120、一第一畫素單元130以及一第二畫素單元140。第一畫素單元130以及第二畫素單元140共用同一掃描線110以及同一資料線120。

第一畫素單元130包括一第一主動元件132以及一第一畫素電極134。第一畫素電極134與第一主動元件132電性連接。第一主動元件132包括一第一閘極G1、一第一通道C1、一第一源極S1以及一第一汲極D1。第一閘極G1和掃描線110電性連接。第一通道C1設置於第一閘極G1上方，且第一閘極G1與第一通道C1之間設置有絕緣層(未繪示)。第一源極S1和資料線120電性連接且覆蓋部分第一通道C1。第一汲極D1和第一源極S1彼此分離且覆蓋部分第一通道C1。第一畫素電極134和第一汲極D1電性連接。

第二畫素單元140包括一第二主動元件142以及一第二畫素電極144。第二畫素電極144與第二主動元件142電性連接。第二主動元件142包括一第二閘極G2、一第二通道C2、一第二源極S2以及一第二汲極D2。第二閘極G2和掃描線110電性連接。第二通道C2設置於第二閘極G2上方，且第二閘極G2與第二通道C2之間設置有絕緣層(未繪示)。第二源極S2和第一汲極D1電性連接且覆蓋部分第二通道C2。第二汲極D2和第二源極S2彼此分離且覆蓋部分第二通道C2。第二畫素電極144和第二汲極D2電性連接。以另一角度而言，第一汲極D1和第二源極S2可視為 同一導電圖案，且該導電圖案可同時作為第一主動元件132的第一汲極D1以及第二主動元件142的第二源極S2，據以形成彼此串聯的第一主動元件132和第二主動元件142。

一般而言，若是兩個主動元件並聯設置時，則兩個主動元件的源極會連接在一起並且都與掃描線110重疊，因此掃描線110上的寄生電容容易過大，而造成畫素結構100的顯示品質不良。相較之下，本實施例的畫素結構100的第一汲極D1和第二源極S2可由同一導電圖案所構成，因此與掃描線110重疊的導體面積可進一步縮減而減少掃描線110上的寄生電容。同時，可以縮減第一主動元件132和第二主動元件142所佔據的面積，進而提升畫素結構100的開口率。

此外，由於第一汲極D1和第二源極S2電性連接，因此資料線120所傳遞的資料訊號可透過第一汲極D1寫入第二主動元件142，並藉以驅動第二畫素電極144。換言之，畫素結構100中的第一主動元件132和第二主動元件142為串聯，因此當與畫素結構100電性連接的掃描線110被致能時，與該畫素結構100電性連接的資料線120的資料訊號可寫入第一畫素電極134以及第二畫素電極144，以同時對第一畫素電極134以及第二畫素電極144進行充電並使第一畫素電極134和第二畫素電極144具有相同的電位。

以另一角度而言，可以藉由一第一光罩製程形成一第一圖案化導體層，且該第一圖案化導體層包括掃描線110、第一閘極 G1以及第二閘極G2，其材料包括合金、金屬材料、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、透明導電材料、其它導電材料或是上述材料的堆疊層。另外，可以藉由一第二光罩製程形成一第二圖案化導體層，且該第二圖案化導體層包括資料線120、第一源極S1、第一汲極D1、第二源極S2以及第二汲極D2，其材料包括合金、金屬材料、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、透明導電材料、其它導電材料或是上述材料的堆疊層。基於導電性的考量，第一圖案化導體層和第二圖案化導體層的材料較佳是選擇金屬材料或是其他高導電性材料。

另外，上述第一畫素電極134和第二畫素電極144可由透明導電材料所構成，例如是銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)等，或是其他適合的導電材料，但是不限於此。

根據本實施例，畫素結構100更包括一連接電極150。連接電極150位於第一汲極D1和第二源極S2之間，其中連接電極150的一端連接至第一汲極D1且另一端連接至第二源極S2。連接電極150不與第一閘極G1、第二閘極G2以及掃描線110重疊。連接電極150可與第一汲極D1和第二源極S2以同一道光罩製程形成，因此連接電極150、第一汲極D1和第二源極S2可以使用相同的材料製成且為連續的膜層。在本實施例中，連接電極150可以將資料訊號由第一汲極D1傳遞至第二源極S2。

根據本實施例，畫素結構100更包括一訊號線160以及一分享單元170。訊號線160例如是與掃描線110平行，但本發明不限於此。在本實施例中，第一畫素電極134與掃描線110位於訊號線160的相對兩側。訊號線160的材料包括合金、金屬材料、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、透明導電材料、其它導電材料或是上述材料的堆疊層。

分享單元170包括一分享主動元件172以及一分享電容器174。分享電容器174和分享主動元件172電性連接。分享主動元件172包括一分享閘極SG、一分享通道SC、一分享源極SS以及一分享汲極SD，其中分享閘極SG與訊號線160電性連接。第一汲極D1、第二源極S2與分享源極SS電性相接。分享汲極SD和分享電容器174電性連接。

分享電容器174包括一底電極174a以及一頂電極174b。底電極174a與頂電極174b之間可夾有絕緣層以使兩者之間具有一耦合電容。底電極174a例如是藉由上述第一光罩製程所形成而屬於上述第一圖案化導體層的一部分。頂電極174b例如是藉由上述第二光罩製程所形成而屬於上述第二圖案化導體層的一部分。當提供訊號至訊號線160以開啟分享主動元件172時，可透過分享電容器174來影響第一畫素電極134的驅動電壓。如此一來，第一畫素電極134可與第二畫素電極144具有不同的驅動電壓，以進一步顯示不同灰階的色彩，以增加具有畫素結構100的顯示面板的視角。

以下將列舉不同的實施例以說明本發明之畫素結構，其中凡可能之處將使用相同的標號來表示相同的構件，並且省略技術內容相同的說明。圖3為本發明一實施例的畫素結構的上視示意圖。圖4為圖3的畫素結構所形成的畫素陣列的上視示意圖。請參照圖3和圖4，畫素陣列10a包括多個畫素結構100a，且這些畫素結構100a呈陣列排列。圖4中繪示四個畫素結構100a為例說明。但本發明不限於此。畫素陣列10a可以包括更多的畫素結構100，依設計需求而定。如圖3和圖4所示，畫素結構100a與畫素結構100的結構相似，其主要不同之處在於訊號線160和分享單元170的設置位置。在圖3的實施例中，畫素結構100a的第一畫素電極134與訊號線160位於掃描線110的相對兩側。

圖5為本發明另一實施例的畫素結構的上視示意圖。圖6為圖5的畫素結構所形成的畫素陣列的上視示意圖。圖7為圖5的畫素結構的等效電路示意圖。請參照圖5、圖6和圖7，畫素陣列10b包括多個畫素結構100b，且這些畫素結構100b呈陣列排列。圖6中繪示四個畫素結構100b為例說明。但本發明不限於此。畫素陣列10b可以包括更多的畫素結構100b，依設計需求而定。

畫素結構100b和圖1中的畫素結構100相似，以下將針對兩者不同之處說明。畫素結構100b更包括一第三畫素單元180。第三畫素單元180與第一畫素單元130和第二畫素單元140共用同一掃描線110以及同一資料線120。

第三畫素單元180包括一第三主動元件182以及一第三畫素電極184。第三畫素電極184與第三主動元件182電性連接。第三主動元件182包括一第三閘極G3、一第三通道C3、一第三源極S3以及一第三汲極D3。第三閘極G3和掃描線110電性連接。第三通道C3設置於第三閘極G3上方且彼此電性絕緣。第三源極S3和第一汲極D1電性連接且覆蓋部分第三通道C3。第三汲極D3和第三源極S3彼此分離且覆蓋部分第三通道C3。第三畫素電極184和第三汲極D3電性連接。在本實施例中，第一閘極G1、第二閘極G2以及第三閘極G3連接在一起。第一通道C1、第二通道C2以及第三通道C3連接在一起。第一汲極D1、第二源極S2以及第三源極S3電性連接在一起。以另一角度而言，第一汲極D1和第二源極S2以及第三源極S3可視為同一導電圖案，且該導電圖案可同時作為第一主動元件132的第一汲極D1、第二主動元件142的第二源極S2以及第三主動元件182的第三源極S3，據以形成彼此串聯的第一主動元件132和第二主動元件142以及彼此串聯的第一主動元件132和第三主動元件182。

根據本實施例，畫素結構100b包括訊號線160以及分享單元170。分享單元170包括一分享主動元件172以及一與分享主動元件172電性連接的分享電容器174。分享主動元件172包括一分享閘極SG、一分享通道SC、一分享源極SS以及一分享汲極SD。第一汲極D1、第二源極S2、分享源極SS以及第三源極S3電性連接在一起。以另一角度而言，第一汲極D1和分源源極SS 也可視為同一導電圖案，且該導電圖案可同時作為第一主動元件132的第一汲極D1以及分享主動元件172的分享源極SS，據以形成彼此串聯的第一主動元件132和分享主動元件172。

在本實施例中，分享電容器174包括一底電極174a以及一頂電極174b。底電極174a與頂電極174b之間可夾有絕緣層以使兩者之間具有一耦合電容。底電極174a例如是藉由上述第一光罩製程所形成而屬於上述第一圖案化導體層的一部分。頂電極174b例如是藉由上述第二光罩製程所形成而屬於上述第二圖案化導體層的一部分。當提供訊號至訊號線160以開啟分享主動元件172時，可透過分享電容器174來影響第一畫素電極134的驅動電壓。如此一來，第一畫素電極134可與第二畫素電極144以及第三畫素電極184具有不同的驅動電壓，以進一步顯示不同灰階的色彩，以增加具有畫素結構100的顯示面板的視角。

詳細而言，請參照圖6和圖7來說明本實施例的畫素結構100b，第一主動元件132、第二主動元件142和第三主動元件182都電性連接至掃描線110，而其中只有第一主動元件132的第一源極S1與資料線120連接。當掃描線110被致能而訊號線160未被致能時，資料線120上的資料訊號會寫入第一主動元件132，此時，由於第一主動元件132與第二主動元件142串聯，且第一主動元件132與第三主動元件182串聯，因此資料線120上的資料訊號也會寫入第二主動元件142以及第三主動元件182。換言之，當掃描線110開啟時，可對第一畫素電極134、第二畫素電極 144以及第三畫素電極184進行充電。在本實施例中，由於畫素結構100b被區分為三個區塊，且每一個區塊分別配置有一個畫素電極(即第一、第二和第三畫素電極)，相較於習知單個畫素結構僅具有單個面積較大的畫素電極而言，本實施例的各畫素電極具有較小的面積，因此本實施例的各主動元件可以相對縮小並且以串聯方式連接，因此這些主動元件不會在畫素結構100b中佔據過多的空間，故能提升畫素結構100b的開口率。

以下將對實施例1和比較例1的畫素結構進行模擬評估。實施例1的畫素結構可參考圖1。圖8為比較例1的畫素結構的上視示意圖，圖9為比較例1的畫素結構所形成的畫素陣列的上視示意圖。請參照圖8和圖9，畫素陣列10c包括多個畫素結構100c。畫素結構100c包括一掃描線SL、一資料線DL、一訊號線CL、一第一主動元件T1、一第一畫素電極PE1、一第二主動元件T2、一第二畫素電極PE2、一分享主動元件ST以及一分享電容器SE。第一主動元件T1和第二主動元件T2共用同一掃描線SL以及同一資料線DL。第一畫素電極PE1和第一主動元件T1電性連接。第二畫素電極PE2和第二主動元件T2電性連接。分享電容器SE和分享主動元件ST電性連接。在本實施例中，第一主動元件T1和第二主動元件T2彼此並聯。

表一為實施例1和比較例1的畫素結構進行充電後的評估結果。

由表一可知，相較於比較例1的畫素結構，實施例1的畫素結構的掃描線以及資料線的寄生電容明顯降低，而且實施例1的畫素結構的畫素電極仍可維持足夠的充電率。

綜上所述，本發明的畫素結構的第一主動元件的第一汲極與第二主動元件的第二源極電性連接，藉以形成彼此串聯的第一主動元件和第二主動元件，因此可以提升畫素結構的開口率並降低寄生電容，以提供良好的顯示品質。

100‧‧‧畫素結構

110‧‧‧掃描線

120‧‧‧資料線

130‧‧‧第一畫素單元

132‧‧‧第一主動元件

134‧‧‧第一畫素電極

140‧‧‧第二畫素單元

142‧‧‧第二主動元件

144‧‧‧第二畫素電極

150‧‧‧連接電極

160‧‧‧訊號線

170‧‧‧分享單元

172‧‧‧分享主動元件

174‧‧‧分享電容器

174a‧‧‧底電極

174b‧‧‧頂電極

C1、C2‧‧‧通道

D1、D2‧‧‧汲極

G1、G2‧‧‧閘極

S1、S2‧‧‧源極

SS‧‧‧分享源極

SD‧‧‧分享汲極

SG‧‧‧分享閘極

SC‧‧‧分享通道

Claims (13)

1. 一種畫素結構，包括：一掃描線；一資料線；一第一畫素單元，包括一第一主動元件以及一與該第一主動元件電性連接的第一畫素電極，其中該第一主動元件包括一第一閘極、一第一源極以及一第一汲極，該第一閘極與該掃描線電性連接，該第一源極與該資料線電性連接，該第一汲極與該第一畫素電極電性連接；一第二畫素單元，包括一第二主動元件以及一與該第二主動元件電性連接的第二畫素電極，其中該第二主動元件包括一第二閘極、一第二源極以及一第二汲極，該第二閘極與該掃描線電性連接，該第二汲極與該第二畫素電極電性連接，其中，該第一汲極與該第二源極電性連接；以及一連接電極，該連接電極的一端連接至該第一汲極，且該連接電極的另一端連接至該第二源極，其中，該連接電極與該第一畫素電極未重疊。
2. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該連接電極不與該掃描線重疊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，更包括一第三畫素單元，該第三畫素單元包括一第三主動元件以及一與該第三主動元件電性連接的一第三畫素電極，該第三主動元件包括一第三 閘極、一第三源極以及一第三汲極，該第三閘極與該掃描線電性連接，該第三汲極與該第三畫素電極電性連接，其中，該第一汲極、該第二源極以及該第三源極電性連接在一起。
4. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，更包括一訊號線以及一分享單元，該分享單元包括一分享主動元件以及一與該分享主動元件電性連接的一分享電容器，該分享主動元件包括一分享閘極、一分享源極以及一分享汲極，其中該分享閘極與該訊號線電性連接，該第一汲極、該第二源極與該分享源極電性相接。
5. 如申請專利範圍第4項所述的畫素結構，更包括一第三畫素單元，該第三畫素單元包括一第三主動元件以及一與該第三主動元件電性連接的一第三畫素電極，該第三主動元件包括一第三閘極、一第三源極以及一第三汲極，該第三閘極與該掃描線電性連接，該第三汲極與該第三畫素電極電性連接，其中，該第一汲極、該第二源極、該分享源極以及該第三源極電性連接在一起。
6. 如申請專利範圍第4項所述的畫素結構，其中該第一畫素電極與該掃描線位於該訊號線的相對兩側。
7. 如申請專利範圍第4項所述的畫素結構，其中該第一畫素電極與該訊號線位於該掃描線的相對兩側。
8. 一種畫素結構，包括：一掃描線；一資料線；一第一畫素單元，包括一第一主動元件以及一與該第一主動 元件電性連接的第一畫素電極，其中該第一主動元件包括一第一閘極、一第一源極以及一第一汲極，該第一閘極與該掃描線電性連接，該第一源極與該資料線電性連接，該第一汲極與該第一畫素電極電性連接；一第二畫素單元，包括一第二主動元件以及一與該第二主動元件電性連接的第二畫素電極，其中該第二主動元件包括一第二閘極、一第二源極以及一第二汲極，該第二閘極與該掃描線電性連接，該第二汲極與該第二畫素電極電性連接，其中，該第一汲極與該第二源極電性連接；一訊號線以及一分享單元，該分享單元包括一分享主動元件以及一與該分享主動元件電性連接的一分享電容器，該分享主動元件包括一分享閘極、一分享源極以及一分享汲極，其中該分享閘極與該訊號線電性連接，該第一汲極、該第二源極與該分享源極電性相接。
9. 如申請專利範圍第8項所述的畫素結構，更包括一連接電極，該連接電極的一端連接至該第一汲極，且該連接電極的另一端連接至該第二源極。
10. 如申請專利範圍第9項所述的畫素結構，其中該連接電極不與該掃描線重疊。
11. 如申請專利範圍第8項所述的畫素結構，更包括一第三畫素單元，該第三畫素單元包括一第三主動元件以及一與該第三主動元件電性連接的一第三畫素電極，該第三主動元件包括一第 三閘極、一第三源極以及一第三汲極，該第三閘極與該掃描線電性連接，該第三汲極與該第三畫素電極電性連接，其中，該第一汲極、該第二源極以及該第三源極電性連接在一起。
12. 如申請專利範圍第8項所述的畫素結構，其中該第一畫素電極與該掃描線位於該訊號線的相對兩側。
13. 如申請專利範圍第8項所述的畫素結構，其中該第一畫素電極與該訊號線位於該掃描線的相對兩側。