TWI534517B - 液晶顯示面板 - Google Patents

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Description

液晶顯示面板
本發明是有關於一種液晶顯示面板，且特別是有關於一種具有特定遮光層排列方式的液晶顯示面板。
隨著顯示技術的快速發展，高解析度的顯示器已逐漸成為市場主流，其能夠處理數位訊號，並顯示更多的畫面細節。液晶顯示面板(Liquid crystal display,LCD)由於具有低耗電、厚度薄、重量輕等優點，適用於此類高解析度的顯示器中。
一種傳統的液晶顯示面板採用上閘極(top-gate)式的薄膜電晶體(Thin film transistor,TFT)作為驅動，這種設計的閘極電極位於主動層的上方，且會在面板內設置遮光層以避免背光光線直接照射電路結構，造成光漏電。然而，在顯示面板驅動時，遮光層容易受到源極線訊號的耦合，使TFT的I-V曲線產生分離，故需要增加閘極電壓於開啟(Vgh)及關閉(Vgl)狀態的差值(△Vg=Vgh-Vgl)以避免漏電流的產生，然在使用上會使得薄膜電晶體的負載增加而造成元件壽命降低。
本發明係有關於一種液晶顯示面板，能應用在高解析度顯示器上，且具有特定的遮光層排列方式，可提昇元件電性。
根據本發明之一方面，提出一種液晶顯示面板。液晶顯示面板包括基板、多個閘極線、多個源極線、多個半導體層及多個遮光層。閘極線平行排列於基板上。源極線平行排列於基板上，且閘極線及源極線交錯以定義多個畫素區。半導體層相對應於畫素區而設置，各半導體層包含有至少一個與各閘極線重疊的通道區域。遮光層設置於通道區域與基板之間。其中，至少一個閘極線與至少兩個彼此隔離的遮光層在基板表面的法線方向上重疊，且至少一個遮光層與偶數個相鄰之源極線在基板表面的法線方向上重疊。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
1‧‧‧顯示面板
10、20、30、40‧‧‧第一基板、薄膜電晶體基板
11、111x1、111x2、111x3、111x5、112x1、112x2‧‧‧畫素區
12、121、122、123‧‧‧通道區域
100‧‧‧底板
110、1101~1103‧‧‧遮光層
120‧‧‧第一絕緣層
130‧‧‧半導體層
140‧‧‧第二絕緣層
150、1501~1505‧‧‧閘極線
160‧‧‧第三絕緣層
170、1701~17013‧‧‧源極線
180‧‧‧平坦層
190‧‧‧透明電極
195‧‧‧第四絕緣層
20‧‧‧液晶層
30‧‧‧第二基板
40‧‧‧背光模組
第1圖繪示依照本發明一實施例之液晶顯示面板的示意圖。
第2A圖繪示依照本發明一實施例之薄膜電晶體基板的上視圖，第2B圖繪示第2A圖之薄膜電晶體基板的剖面圖，第2C圖繪示第2A圖之薄膜電晶體基板的變化型。
第3圖繪示依照本發明另一實施例之薄膜電晶體基板的上 視圖。
第4圖繪示依照本發明又一實施例之薄膜電晶體基板的上視圖。
第5圖繪示依照本發明再一實施例之薄膜電晶體基板的上視圖。
以下參照所附圖式詳細敘述本發明之實施例。需特別注意的是，圖式已經簡化以利清楚說明實施例之內容，且圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製，因此並非作為限縮本發明保護範圍之用。
請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例之液晶顯示面板的示意圖。液晶顯示面板1，由第一基板10、液晶層20以及第二基板30組成。第一基板10例如是薄膜電晶體基板。液晶層20位於第一基板10及第二基板30之間，可受電壓驅動而改變其透光率。第二基板30相對於第一基板10設置，例如是彩色濾光片基板，使顯示面板1能夠顯示彩色。此外，在其他實施例中，彩色濾光片也可以配置於第二基板30上，而第一基板10則無需設計配置有彩色濾光片基板，此即所謂的COA基板架構(Color filter on array)。此外，由於液晶顯示面板1不會自發光，可配置背光模組40以提供顯示光源。
請參照第2A圖，其繪示依照本發明一實施例之薄膜電晶體基板的上視圖。薄膜電晶體基板10為顯示面板1的主要元件，其上具有多條閘極線1501~1505，以及多條源極線1701~1706。閘極線1501~1505係等間隔排列，彼此互相平行並沿一第一方向延伸。源極線1701~1706 亦為等間隔排列，彼此互相平行並沿一第二方向延伸。第一方向與第二方向係為垂直正交，從而在薄膜電晶體基板10上定義出多個畫素區11。每個畫素區對應顯示面板1的一個畫素，在單位面積能夠呈現的畫素數量，便為顯示器的解析度(resolution)，以PPI(pixel per inch，每英吋的畫素數目)為單位。
以下參照第2A及第2B圖，其係薄膜電晶體基板10的細部結構圖。第2B圖為第2A圖之薄膜電晶體基板沿閘極線的剖面圖，此處係以沿虛線框A中的閘極線1504的剖面為例。薄膜電晶體基板10包括底板100、遮光層110、第一絕緣層120、半導體層130、第二絕緣層140、閘極線150、第三絕緣層160、源極線170、平坦層180、二透明電極190以及第四絕緣層195。遮光層110係以浮接(floating)的方式設置於底板100上，並對應於閘極線150的延伸方向(第一方向，此處為X軸)排列。但在其他實施例中，遮光層110亦可耦合至該閘極線150。任一條閘極線150至少與兩個以上彼此隔離的遮光層110重疊(本例中為至少3個，然隨著面板尺寸不同，數量可自由變化)，且任一個遮光層110係與相鄰的兩個源極線(例如第2A圖之1701、1702)重疊。這裡的重疊係指遮光層110與閘極線150，或遮光層110與源極線170在基板100的表面的法線方向(Z軸方向)上重合。遮光層110可選用如金屬或非晶矽之類透光率低的材質製成，以避免自底板100另一側之背光光線直接照射到電路結構上。第一絕緣層120位於遮光層110上，而半導體層130位於第一絕緣層120上，也就是第一絕緣層120分隔遮光層110及半導體層130。本實施例中，第一絕緣層120為單層，然其亦可為多層結構，本發明並不限制。
如第2A及2B圖所示，第二絕緣層140位於半導體層130上，而閘極線150位於第二絕緣層140上，也就是第二絕緣層140分隔半導體層130及閘極線150。半導體層130具有一與閘極線150重疊(對應第2A圖標號12)的通道區域，其與閘極線150構成一電晶體，其中閘極線150作為電晶體的閘極電極，而半導體層130作為電晶體的主動層。由於閘極電極位於主動層的上方，這樣的電晶體稱作上閘極式(top-gate)電晶體。第2A圖中的半導體層130係以U形排列在薄膜電晶體基板10上，故一個半導體層130有兩個部份與閘極線150重疊，也就是具有兩個通道區域12。也就是說，一個畫素區11內具有兩個通道區域12。U形的半導體層130排列方式較節省空間，可降低相鄰之源極線170的間距，使薄膜電晶體基板10上能夠劃分出更多的畫素區。相較於另一種L形的半導體層排列方式，本實施例之薄膜電晶體基板10採用的U形的半導體排列方式，能夠提高組合後之液晶顯示面板的解析度。
如第2A及2B圖所示，第三絕緣層160位於閘極線150的上方，而源極線170位於第三絕緣層160的上方，也就是第三絕緣層160分隔閘極線150與源極線170。此外，在薄膜電晶體基板10中，更可於源極線170之上設置平坦層180，以方便透明電極190設置於平坦層180之上。
在薄膜電晶體基板10中，多條源極線分別提供一資料電壓以驅動多個畫素區，其可採用行反轉(column inversion)或點反轉(dot inversion)的極性反轉(polarity inversion)方式驅動。以行反轉驅動模式來說，其係給予整條源極線相同極性的資料電壓，以及給予相鄰之源極線不 同極性的資料電壓(例如源極線1701、1703、1705為正極性，而源極線1702、1704、1706為負極性)；而點反轉驅動模式係使相鄰之畫素區11被不同正負極性(例如111x1、112x2為正極性，111x2、112x1為負極性)的資料電壓所驅動。兩種方式皆使位於同一行(閘極線方向，此處為X軸)上的相鄰畫素區被不同正負極性的資料電壓(例如111x1、111x3為正極性，111x2為負極性)所驅動。本實施例之薄膜電晶體基板10，將遮光層110設計成能同時與兩個相鄰的源極線170重疊，可抵消源極線170與遮光層110間的耦合效應(coupling effect)，降低畫素區中閘極電壓於開啟(Vgh)及關閉(Vgl)狀態的差值(△Vg=Vgh-Vgl)，藉此，電晶體能夠以較小的負載驅動，而延長電晶體的使用壽命。特別說明的是，第2A圖中的遮光層110係遮蓋相鄰畫素區中的兩個半導體層，也就是遮蓋4個通道區域12(一個U型的半導體層具有2個通道區域)，然遮光層亦可僅覆蓋兩相鄰的源極線170，不一定要延伸遮蓋四個通道區域12。例如請參照第2C圖，其中一個遮光層1101係遮蓋相鄰的兩條源極線1701、1702，然僅遮蓋3個通道區域121、122、123。
值得注意的是，本發明之薄膜電晶體基板中的遮光層排列方式並不限於上述形式，只要遮光層所重疊之源極線的個數為偶數即可。以下以第3至第5圖敘述遮光層的其他排列方式。
請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施例之薄膜電晶體基板的上視圖。薄膜電晶體基板20與前述之薄膜電晶體基板10的差異在於，重疊於不同閘極線150上的遮光層110為錯位排列，也就是位於相鄰閘極線上的遮光層並未對齊。舉例來說，閘極線1501上的遮光層1101 與源極線1701、1702重疊；相對的，閘極線1502上的遮光層1103與源極線1702、1703重疊。遮光層1101、1103並未對齊，而是差距一個源極線170之間距，形成錯位排列。相較於對齊的排列方式，錯位的排列方式更容易使觀看者不容易發現遮光層的存在。
請參照第4圖，其繪示依照本發明又一實施例之薄膜電晶體基板的上視圖。薄膜電晶體基板30與前述之薄膜電晶體基板的差異在於，位於不同閘極線150上的遮光層110可互相連接。舉例來說，位於閘極線1501上的遮光層與位於閘極線1502上的遮光層互相連接，而位於閘極線1503上的遮光層與位於閘極線1504上的遮光層互相連接，形成Z字形的遮光層110。Z字形的遮光層110係覆蓋4個相鄰畫素區11的源極線170。不過，無論薄膜電晶體採用點反轉或行反轉驅動，此4個相鄰畫素區會有2個正極性與2個負極性，故仍可抵消遮光層110與源極線170間的耦合效應，提高顯示品質。值得注意的是，本發明並不限制遮光層的形狀，在其他實施例中，遮光層亦可往其他方向延伸，形成網狀，只要遮光層與偶數個相鄰的源極線重疊，皆可降低遮光層與源極線間的耦合效應，提高顯示品質。
請參照第5圖，其繪示依照本發明再一實施例之薄膜電晶體基板的上視圖。薄膜電晶體基板40與上述實施例的差異之處在於，遮光層110所遮蓋的源極線170數量不完全相同。舉例來說，位於閘極線1501上的遮光層1101遮蓋6條源極線(1704~1709)，也就是遮蓋12個通道區域12；位於閘極線1502上的遮光層1102遮蓋2條源極線(1702~1703)，也就是遮蓋4個通道區域12；位於閘極線1503上的遮光層1103遮蓋4條源極 線(1701~1704)，也就是遮蓋8個通道區域12。由於顯示面板驅動時，相鄰畫素區11之源極線170所提供之資料電壓的極性會相反，故只要遮光層能夠遮蓋相鄰的偶數個(2、4、6、8…)源極線，皆能夠使遮光層110所受的正負極性互相抵消，降低遮光層110與源極線170間的耦合效應，提昇顯示品質。
上述實施例之液晶顯示面板，藉由在閘極線的重疊區域設計一個以上的遮光層，可降低製程精度，以應用在高解析度的顯示器上。此外，藉由讓遮光層覆蓋偶數個相鄰的源極線，能夠抵消遮光層與源極線間的耦合效應，使電晶體能夠以較小的負載驅動，而延長其使用壽命。
綜上所述，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。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，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‧‧‧薄膜電晶體基板
111x1、111x2、111x3、111x5、112x1、112x2‧‧‧畫素區
110‧‧‧遮光層
12‧‧‧通道區域
130‧‧‧半導體層
1501~1505‧‧‧閘極線
1701~1706‧‧‧源極線

Claims (10)

  1. 一種液晶顯示面板，包括：一基板；複數條閘極線，平行排列於該基板上；複數條源極線，平行排列於該基板上，該些閘極線及該些源極線交錯以定義複數個畫素區；複數個半導體層，相對應於該些畫素區而設置，各該半導體層包含有至少一個與各該閘極線重疊的通道區域；以及複數個遮光層，設置於該些通道區域與該基板之間；其中，至少一個該些閘極線與至少兩個彼此隔離的該些遮光層在該基板表面的法線方向上重疊，且至少一個該些遮光層與偶數個相鄰之該些源極線在該基板表面的法線方向上重疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中任一個該些閘極線與至少兩個彼此隔離的該些遮光層在該基板表面的法線方向上重疊，且與任兩個相鄰之該些閘極線重疊的該些遮光層為錯位排列。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中至少兩個該些遮光層所重疊的該些源極線的數量係為相異。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中至少兩個與相鄰之該些閘極線重疊的該些遮光層互相連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中該些源極線分別提供一資料電壓至該些畫素區，且相鄰之該些源極 線所提供的該些資料電壓分別具有一正極性與一負極性。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板，其中在任一個該遮光層所重疊的該些源極線中，提供正極性資料電壓的源極線數量相等於提供負極性資料電壓的源極線數量。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中各該半導體層係彎曲成U形，且各該半導體層具有二個與各該閘極線重疊的通道區域。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中任一個該遮光層與4n個相鄰之該些通道區域重疊，n為大於零的正整數。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其中各該半導體層包括兩個與各該閘極線重疊的通道區域，任一個該遮光層與3n個相鄰之該些通道區域重疊，n為大於零的正整數。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示面板，其係以點反轉或行反轉的方式驅動。
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