TWI528092B - 畫素結構 - Google Patents

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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有助於改善側視時色偏問題的畫素結構。
具有空間利用效率佳、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主流。為了讓液晶顯示器有更好的顯示品質，目前市面上已發展出了各種廣視角的液晶顯示器。然而，在這些廣視角的液晶顯示器中，部分的液晶顯示器採用特殊的電極設計，導致其光穿透率(transmittance)會隨視角改變而有所不同。意即，當使用者正視與側視影像畫面時，液晶顯示器所顯示出的亮度會有所不同，進而導致影像畫面有色偏與色飽和度不足等現象。
為了改善上述問題，習知技術透過空間上的佈局，將每一個子畫素劃分成兩個區域，兩個區域分別配置有一個畫素電極。藉由電壓值的調變，使兩個區域在同一時間呈現不同的亮度。利用兩種亮度中和後所呈現出的中間亮度，讓使用者不論是正視或側視影像畫面，都能夠觀看到亮度相近的影像畫面。然而，由 於各子畫素中的兩個畫素電極之間需保持一間隔空隙以維持獨立的電性，而間隔空隙所在之處因無法驅動液晶分子而會形成暗區，所以採用上述設計的畫素結構容易因開口率不佳，而不適於應用在高解析度的顯示器。
為了改善上述問題，現有技術在各子畫素維持原單一區域(單一畫素電極)的架構下提出以調變畫面更新率(frame rate)的方式，將原本一個圖框時間(frame time)切割成兩個圖框時間。藉由電壓值的調變，使不同圖框時間中的兩個相同的影像畫面呈現不同的亮度，並使這兩個亮度不同的影像畫面依序呈現在人眼中，以利用視覺暫留原理，達到等效於上述空間分區的效果。上述改良雖可避免習知間隔空隙對於開口率的影響，但其改善側視時色偏的效果仍有待加強。
隨著顯示裝置的日益普及以及人民對於高解析度以及高色飽和度之影像畫面的渴望，畫素結構的開口率以及色偏問題必會被要求進一步地改善。是以，如何在理想的開口率的前提下，進一步改善側視時的色偏問題，實為未來之趨勢。
本發明提供一種畫素結構，其可在理想的開口率的前提下，改善側視時的色偏問題。
本發明的一種畫素結構，其包括多個陣列排列的子畫素。各子畫素分別包括主動元件以及與主動元件電性連接的畫素 電極。各畫素電極分別具有多個條狀圖案，且至少其中一個子畫素中的至少部分條狀圖案的排列間隔大於其餘子畫素中的條狀圖案的排列間隔。
基於上述，本發明的畫素結構藉由增加至少部分條狀圖案的排列間隔，以藉由提升至少部分子畫素的光穿透率，來調變影像畫面在側視時的色調，從而有助於改善側視時的色偏問題。由於調變排列間隔的設計有助於降低開口率的損失，因此，本發明的畫素結構可在理想的開口率的前提下，改善側視時的色偏問題。
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、200、200A‧‧‧畫素結構
AA‧‧‧顯示域
AD‧‧‧主動元件
AD1‧‧‧第一主動元件
AD2‧‧‧第二主動元件
AD3‧‧‧第三主動元件
CE、CE’‧‧‧共用電極
CH‧‧‧通道層
DE‧‧‧汲極
DL‧‧‧資料線
GE‧‧‧閘極
GI‧‧‧閘絕緣層
IN‧‧‧絕緣層
L‧‧‧寬度
MP‧‧‧主幹部
MP1‧‧‧第一主幹部
MP2‧‧‧第二主幹部
MP3‧‧‧第三主幹部
MPa‧‧‧第一延伸部
MPb‧‧‧第二延伸部
O‧‧‧開口
OP3‧‧‧菱形圖案
PE‧‧‧畫素電極
PE1‧‧‧第一畫素電極
PE2‧‧‧第二畫素電極
PE3、PE3’、PE3”‧‧‧第三畫素電極
PP‧‧‧條狀圖案
PP1‧‧‧第一條狀圖案
PP2‧‧‧第二條狀圖案
PP3‧‧‧第三條狀圖案
S、S’‧‧‧排列間隔
SE‧‧‧源極
SL‧‧‧掃描線
SO‧‧‧條狀開口
SP‧‧‧子畫素
SP1‧‧‧第一子畫素
SP2‧‧‧第二子畫素
SP3‧‧‧第三子畫素
SUB‧‧‧基板
A-A’‧‧‧剖線
圖1A是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1B是沿圖1A中剖線A-A’的剖面示意圖。
圖1C繪示比較例與本發明的第一實施例的畫素結構在45度側視時不同灰階與其色座標偏移量的關係圖。
圖2A是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2B繪示比較例與本發明的第二實施例的畫素結構在45度 側視時不同灰階與其色座標偏移量的關係圖。
圖3是依照本發明的第二實施例的另一種畫素結構的上視示意圖。
圖1A是依照本發明的第一實施例的一種畫素結構的上視示意圖，其中圖1A省略繪示部分膜層。圖1B是沿圖1A中剖線A-A’的剖面示意圖。圖1C繪示比較例與本發明的第一實施例的畫素結構在45度側視時不同灰階與其色座標偏移量的關係圖。請參照圖1A及圖1B，本實施例的畫素結構100包括多個陣列排列的子畫素SP。各子畫素SP分別包括主動元件AD以及與主動元件AD電性連接的畫素電極PE。各畫素電極PE分別具有多個條狀圖案PP。
具體地，子畫素SP包括第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3。第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3例如分別為紅色子畫素、綠色子畫素以及藍色子畫素，但不限於此。第一子畫素SP1包括第一主動元件AD1以及與第一主動元件AD1電性連接的第一畫素電極PE1，且第一畫素電極PE1具有多個第一條狀圖案PP1。第二子畫素SP2包括第二主動元件AD2以及與第二主動元件AD2電性連接的第二畫素電極PE2，且第二畫素電極PE2具有多個第二條狀圖案PP2。第三子畫素SP3包括第三主動元件AD3以及與第三主動元件AD3電性連 接的第三畫素電極PE3，且第三畫素電極PE3具有多個第三條狀圖案PP3。
第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3分別配置在基板SUB上，且例如沿一方向交替地排列。基板SUB上可進一步配置有多條掃描線SL(圖1A僅示意性繪示出一條掃描線SL)、多條資料線DL以及共用電極CE。掃描線SL以及資料線DL彼此交錯，以定義出第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3的所在區域。此外，各第一子畫素SP1、各第二子畫素SP2以及各第三子畫素SP3分別適於藉由其中一掃描線SL以及其中一資料線DL驅動。
進一步而言，各主動元件AD(包括第一主動元件AD1、第二主動元件AD2以及第三主動元件AD3)適於分別與對應的掃描線SL以及資料線DL電性連接，且各主動元件AD分別包括閘極GE、閘絕緣層GI、通道層CH、源極SE以及汲極DE，其中閘極GE與掃描線SL連接，且源極SE與資料線DL連接。如圖1B所示，第一主動元件AD1、第二主動元件AD2以及第三主動元件AD3(圖1B僅繪示出第一主動元件AD1)例如為底閘極薄膜電晶體，其中閘極GE配置在基板SUB上，閘絕緣層GI覆蓋閘極GE，通道層CH配置在閘絕緣層GI上且位於閘極GE的上方，源極SE以及汲極DE彼此結構上分離且分別由閘絕緣層GI延伸至通道層CH上。然而，第一主動元件AD1、第二主動元件AD2以及第三主動元件AD3的型態及種類可依設計需求改變，而不限於上述。
第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3可進一步包括絕緣層IN。絕緣層IN覆蓋第一主動元件AD1、第二主動元件AD2以及第三主動元件AD3，且絕緣層IN適於提供第一畫素電極PE1、第二畫素電極PE2以及第三畫素電極PE3一平坦的承載面。此外，絕緣層IN具有暴露出汲極DE的多個開口O，以利第一畫素電極PE1、第二畫素電極PE2以及第三畫素電極PE3分別透過不同的開口O而與對應的汲極DE連接，從而使第一畫素電極PE1與第一主動元件AD1電性連接，第二畫素電極PE2與第二主動元件AD2電性連接，且第三畫素電極PE3與第三主動元件AD3電性連接。
各畫素電極PE(包括第一畫素電極PE1、第二畫素電極PE2以及第三畫素電極PE3)可分別進一步包括主幹部MP(包括第一主幹部MP1、第二主幹部MP2以及第三主幹部MP3)，其中主幹部MP將畫素電極PE劃分為多個顯示域AA。如圖1A所示，各主幹部MP的形狀例如包括十字形，且各主幹部MP包括第一延伸部MPa以及第二延伸部MPb，其中第一延伸部MPa與第二延伸部MPb例如交錯於畫素電極PE的中心，且各主幹部MP將畫素電極PE劃分出4個顯示域AA。亦即，各畫素電極PE為4顯示域電極。
條狀圖案PP(包括第一條狀圖案PP1、第二條狀圖案PP2以及第三條狀圖案PP3)分別排列於顯示域AA中，且排列於同一個顯示域AA中的條狀圖案PP沿相同的方向排列。此外，條狀圖 案PP例如分別由主幹部MP傾斜地向外延伸至各畫素電極PE的邊緣處。亦即，條狀圖案PP的延伸方向不平行且不垂直於第一延伸部MPa以及第二延伸部MPb。
另外，至少其中一個子畫素SP中的至少部分條狀圖案PP的排列間隔大於其餘子畫素SP中的條狀圖案PP的排列間隔。具體地，本實施例透過增加部分條狀圖案PP的排列間隔，以藉由提升對應的子畫素SP的光穿透率，來提升所述子畫素SP在側視時的亮度。如此一來，可修正側視時影像畫面所呈現出來的色調，而有助於改善色偏問題。
如圖1A所示，本實施例的各第一條狀圖案PP1的寬度、各第二條狀圖案PP2的寬度以及各第三條狀圖案PP3的寬度為L，第一條狀圖案PP1的排列間隔、第二條狀圖案PP2以及部分第三條狀圖案PP3的排列間隔為S，而其餘第三條狀圖案PP3的排列間隔為S’，且1微米(S’-S)2.5微米。所述寬度是指條狀圖案PP的線寬，且排列間隔是指同一個顯示域AA中的相鄰兩條狀圖案PP在排列方向上的距離。舉例來說，在本實施例中，每一條狀圖案PP為一連續圖案，且僅在相鄰的兩個條狀圖案PP之間才具有間隔。具體地，各畫素電極PE(包括第一畫素電極PE1、第二畫素電極PE2以及第三畫素電極PE3)包括多個條狀開口SO。條狀開口SO對應顯示域AA設置。在各顯示域AA中，各條狀開口SO分別位於相鄰兩條狀圖案PP之間，且條狀開口SO與位於相同顯示域AA中的條狀圖案PP沿相同的方向排列。各條狀開口 SO在排列方向上的寬度即為排列間隔。
在本實施例中，寬度L例如為4微米，而排列間隔S例如為2微米，且排列間隔S’例如介於3微米至4.5微米之間。此外，在第三子畫素SP3中，排列間隔為S的部分第三條狀圖案PP3所佔據之面積為I，而排列間隔為S’的部分第三條狀圖案PP3所佔據之面積為I’，且I與I’例如滿足下列條件：0.33[I’/(I+I’)]0.66。
透過增加部分第三條狀圖案PP3的排列間隔(亦即使排列間隔S’大於排列間隔S)，本實施例可提升藍色子畫素(即第三子畫素SP3)在側視時的光穿透率，從而可藉由藍光與黃光混合成白光而改善側視時中高灰階的影像畫面偏黃的情形。如圖1C的粗實線及粗虛線所示，相比於採用各子畫素中的條狀圖案的排列間隔皆相同的比較例，本實施例的上述架構可明顯地降低側視時中高灰階的dv’(dv’值越大，影像畫面的色調越偏黃)。亦即，本實施例的上述設計可有效地改善側視時中高灰階的影像畫面偏黃的情形。此外，本實施例在各子畫素SP之畫素電極PE的數量為一的架構下，透過增加部分條狀圖案PP的排列間隔的設計除了可避免習知因各子畫素中的兩個畫素電極之間存在間隔空隙而造成開口率的損失之外，還可進一步提升至少部分子畫素的開口率。因此，畫素結構100可在理想的開口率的前提下，改善側視時的色偏問題，且畫素結構100適合應用於高解析度的顯示裝置。
圖2A是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2B繪示比較例與本發明的第二實施例的畫素結構在45度側視時不同灰階與其色座標偏移量的關係圖。圖3是依照本發明的第二實施例的另一種畫素結構的上視示意圖。請先參照圖2A及圖2B，本實施例的畫素結構200大致相同於畫素結構100，且相同的元件以相同的標號表示，於此不再贅述。畫素結構200與畫素結構100的主要差異在於，第三條狀圖案PP3的排列間隔皆為S’。此外，第三畫素電極PE3’更包括菱形圖案OP3，其中第三主幹部MP3與菱形圖案OP3連接，而第三條狀圖案PP3與第三主幹部MP3以及菱形圖案OP3連接，並且第三條狀圖案PP3從第三主幹部MP3向外延伸。在本實施例中，菱形圖案OP3與第三主幹部MP3例如相交於第三畫素電極PE3’的中間，且第三條狀圖案PP3亦從菱形圖案OP3向外延伸。
在本實施例中，寬度L例如為4微米，而排列間隔S例如為2微米，且排列間隔S’例如介於3微米至4.5微米之間。此外，在第三子畫素SP3中，菱形圖案OP3所佔據之面積為II，而排列間隔為S’的第三條狀圖案PP3所佔據之面積為II’，且II與II’例如滿足下列條件：0.50[II’/(II+II’)]0.90。
透過菱形圖案OP3的配置及調變菱形圖案OP3佔據第三子畫素SP3之面積(圖2A繪示菱形圖案OP3所佔據之面積相對小的實施型態，而圖3繪示菱形圖案OP3所佔據之面積相對大的實施型態)，可降低第三畫素電極PE3’、PE3”的臨界電壓(threshold voltage)，以提升側視時第三畫素電極PE3’、PE3”在低電壓下的亮度，從而有助於改善側視時中灰階的影像畫面偏黃的情形。此外，藉由第三條狀圖案PP3的排列間隔S’大於第一條狀圖案PP1以及第二條狀圖案PP2的排列間隔S的設計，圖2A及圖3的實施例亦可提升藍色子畫素(即第三子畫素SP3)在側視時的光穿透率，從而利用藍光與黃光混合成白光而改善側視時中高灰階的影像畫面偏黃的情形。如圖2B的粗實線及粗虛線所示，相比於採用各子畫素中的條狀圖案的排列間隔皆相同的比較例，上述設計可明顯地降低側視時中高灰階的dv’。亦即，上述設計可有效地改善側視時中高灰階的影像畫面偏黃的情形。此外，圖2A及圖3的實施例在各子畫素SP之畫素電極PE的數量為一的架構下透過增加第三條狀圖案PP3的排列間隔S’的設計除了可避免習知因各子畫素中的兩個畫素電極之間存在間隔空隙而造成開口率的損失之外，還可進一步提升第三子畫素SP3的開口率。因此，畫素結構200、200A可在理想的開口率的前提下，改善側視時的色偏問題，且畫素結構200、200A適合應用於高解析度的顯示裝置。
在圖1A的實施例中，共用電極CE沿著各畫素電極PE的邊緣分布。此外，部分的共用電極CE更沿著第一延伸部MPa分布而形成位於第一延伸部MPa下方的條狀電極，但本發明不限於此。如圖2A或圖3所示，部分的共用電極CE’亦可沿著第一延伸部MPa以及第二延伸部MPb分布而形成位於第一延伸部MPa以及第二延伸部MPb下方的十字形電極。
綜上所述，本發明的畫素結構藉由增加至少部分條狀圖案的排列間隔，以藉由調變不同子畫素的光穿透率，來調變影像畫面在側視時的色調，從而有助於改善側視時的色偏問題。由於這樣的設計有助於降低開口率的損失，因此，本發明的畫素結構可在理想的開口率的前提下，改善側視時的色偏問題。
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
AA‧‧‧顯示域
AD‧‧‧主動元件
AD1‧‧‧第一主動元件
AD2‧‧‧第二主動元件
AD3‧‧‧第三主動元件
CE‧‧‧共用電極
CH‧‧‧通道層
DE‧‧‧汲極
DL‧‧‧資料線
GE‧‧‧閘極
L‧‧‧寬度
MP‧‧‧主幹部
MP1‧‧‧第一主幹部
MP2‧‧‧第二主幹部
MP3‧‧‧第三主幹部
MPa‧‧‧第一延伸部
MPb‧‧‧第二延伸部
O‧‧‧開口
PE‧‧‧畫素電極
PE1‧‧‧第一畫素電極
PE2‧‧‧第二畫素電極
PE3‧‧‧第三畫素電極
PP‧‧‧條狀圖案
PP1‧‧‧第一條狀圖案
PP2‧‧‧第二條狀圖案
PP3‧‧‧第三條狀圖案
S、S’‧‧‧排列間隔
SE‧‧‧源極
SL‧‧‧掃描線
SO‧‧‧條狀開口
SP‧‧‧子畫素
SP1‧‧‧第一子畫素
SP2‧‧‧第二子畫素
SP3‧‧‧第三子畫素
A-A’‧‧‧剖線

Claims (10)

  1. 一種畫素結構，包括多個陣列排列的子畫素，其中該些子畫素包括：一第一子畫素，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，且該第一畫素電極具有多個第一條狀圖案；一第二子畫素，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，且該第二畫素電極具有多個第二條狀圖案；以及一第三子畫素，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第三畫素電極，且該第三畫素電極具有多個第三條狀圖案，其中該些第一條狀圖案的排列間隔彼此相同，該些第二條狀圖案的排列間隔彼此相同，且該些第三條狀圖案的排列間隔彼此不同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中各該第一條狀圖案的寬度、各該第二條狀圖案的寬度以及各該第三條狀圖案的寬度為L，該些第一條狀圖案的排列間隔、該些第二條狀圖案以及部分第三條狀圖案的排列間隔為S，而其餘第三條狀圖案的排列間隔為S’，且1微米(S’-S)2.5微米。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的畫素結構，其中L為4微米，而S為2微米，且S’介於3微米至4.5微米之間。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的畫素結構，其中該第一畫素 電極更包括一第一主幹部，該第二畫素電極更包括一第二主幹部，該第三畫素電極更包括一第三主幹部，其中該些第一條狀圖案與該第一主幹部連接並從該第一主幹部向外延伸，該些第二條狀圖案與該第二主幹部連接並從該第二主幹部向外延伸，而該些第三條狀圖案與該第三主幹部連接並從該第三主幹部向外延伸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的畫素結構，其中在該第三子畫素中，排列間隔為S的部分第三條狀圖案所佔據之面積為I，而排列間隔為S’的部分第三條狀圖案所佔據之面積為I’，且I與I’滿足下列條件：0.33[I’/(I+I’)]0.66。
  6. 一種畫素結構，包括多個陣列排列的子畫素，其中該些子畫素包括：一第一子畫素，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，且該第一畫素電極具有多個第一條狀圖案；一第二子畫素，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，且該第二畫素電極具有多個第二條狀圖案；以及一第三子畫素，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第三畫素電極，且該第三畫素電極具有多個第三條狀圖案，其中各該第一條狀圖案的寬度、各該第二條狀圖案的寬度以及各該第三條狀圖案的寬度為L，該些第一條狀圖案的排列 間隔以及該些第二條狀圖案的排列間隔為S，而該些第三條狀圖案的排列間隔為S’，其中該些第一條狀圖案的排列間隔彼此相同，該些第二條狀圖案的排列間隔彼此相同，該些第三條狀圖案的排列間隔彼此相同，且1微米(S’-S)2.5微米。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構，其中L為4微米，而S為2微米，且S’介於3微米至4.5微米之間。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構，其中該第一畫素電極更包括一第一主幹部，該第二畫素電極更包括一第二主幹部，第三畫素電極更包括一稜形圖案以及一與該稜形圖案連接的第三主幹部，其中該些第一條狀圖案與該第一主幹部連接並從該第一主幹部向外延伸，該些第二條狀圖案與該第二主幹部連接並從該第二主幹部向外延伸，而該些第三條狀圖案與該第三主幹部以及該菱形圖案連接並從該第三主幹部向外延伸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的畫素結構，其中在該第三子畫素中，該菱形圖案所佔據之面積為II，而排列間隔為S’的第三條狀圖案所佔據之面積為II’，且II與II’滿足下列條件：0.50[II’/(II+II’)]0.90。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構，其中該第一子畫素為紅色子畫素，該第二子畫素為綠色子畫素，而該第三子畫素為藍色子畫素。
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