TWI648581B - 畫素結構以及可切換顯示模式的驅動方法 - Google Patents

畫素結構以及可切換顯示模式的驅動方法 Download PDF

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Abstract

一種畫素結構及驅動方法。畫素結構包括掃描線、第一資料線、第二資料線、第一開關元件、第二開關元件、共用電極、第一電極以及第二電極。第一開關元件和掃描線、第一資料線以及第一電極電性連接。第二開關元件和第二資料線以及第二電極電性連接。共用電極包括兩條第一主體部以及至少兩個第一分支部。第一電極包括第二主體部以及至少兩個第二分支部。第二電極包括至少兩條主幹部以及至少一樑部。至少一樑部與至少兩個第一分支部中之至少一者於投影方向上重疊。

Description

畫素結構以及可切換顯示模式的驅動方法
本發明是有關於一種畫素結構，且特別是有關於一種具有共用電極、第一電極以及第二電極的畫素結構以及可切換顯示模式的驅動方法。
隨著科技進展，人們對顯示裝置的性能要求逐漸增加，尤其是虛擬實境（Virtual Reality, VR）顯示裝置、擴增實境（Augmented Reality, AR）顯示裝置等等，為了使顯示畫面不會出現延遲，如何縮短液晶反應時間（Response Time）就顯得格外的重要。
然而，在縮短液晶反應時間的同時，往往會犧牲顯示裝置中之畫素結構的透光率。為了顯示裝置所顯示的畫面能有足夠的亮度，則提供給顯示裝置中之背光模組的電量就須要更多，這導致顯示裝置容易因為電源不夠而沒有充分的使用時間。因此，目前亟需一種能解決前述問題的方法。
本發明提供一種畫素結構，具有縮短液晶反應時間的操作模式以及透光率高的操作模式。因此，當不需要短的液晶反應時間時，能以增加透光率的模式操作畫素結構，藉此節省畫素結構需消耗的能源。
本發明提供一種可切換顯示模式的驅動方法，可以將顯示器切換為液晶反應時間短的快速模式或是透光率高的一般模式。因此，當不需要短的液晶反應時間時，能執行顯示器的一般模式，藉此節省顯示器需消耗的能源。
本發明之至少一實施例提供一種畫素結構。畫素結構包括掃描線、第一資料線、第二資料線、第一開關元件、第二開關元件、共用電極、第一電極以及第二電極。第一資料線以及第二資料線實質上沿第一方向延伸。第一開關元件和掃描線以及第一資料線電性連接。第二開關元件和第二資料線電性連接。共用電極包括兩條第一主體部以及至少兩個第一分支部。兩條第一主體部實質上沿第一方向延伸。至少兩個第一分支部分別連接對應的第一主體部。第一電極電性連接第一開關元件。第一電極包括第二主體部以及至少兩個第二分支部。第二主體部位於兩條第一主體部之間，且實質上沿第一方向延伸。至少兩個第二分支部對應地電性連接至第二主體部的兩側且朝外延伸。第二電極電性連接第二開關元件。第二電極包括至少兩條主幹部以及至少一樑部。至少兩條主幹部實質上沿第一方向延伸。至少一樑部電性連接至少兩條主幹部。至少一樑部與至少兩個第一分支部中之至少一者於投影方向上重疊。至少一樑部於投影方向上不重疊於至少兩個第二分支部中之至少一者。
本發明之至少一實施例提供一種畫素結構。畫素結構包括掃描線、第一資料線、第二資料線、第一開關元件、第二開關元件、共用電極、第一電極以及第二電極。第一資料線以及第二資料線實質上沿第一方向延伸。第一開關元件和掃描線以及第一資料線電性連接。第二開關元件和第二資料線電性連接。共用電極包括第一主體部以及多個第一分支部。第一主體部實質上沿第一方向延伸。多個第一分支部連接第一主體部。第一電極電性連接第一開關元件。第一電極包括第二主體部以及多個第二分支部。多個第二分支部連接第二主體部。第一分支部與第二分支部實質上位於第一主體部與第二主體部之間，且第一分支部與第二分支部於第一方向上交替排列。第二電極電性連接第二開關元件。第二電極包括至少兩條主幹部以及至少一樑部。至少兩條主幹部實質上沿第一方向延伸。至少一樑部連接至少兩條主幹部。至少一樑部與第一分支部中之至少一個於投影方向上重疊。
本發明之至少一實施例提供一種可切換顯示模式的驅動方法，包括：提供顯示器，顯示器包括至少一畫素結構，該至少一畫素結構如前所述；執行顯示器之快速模式，包含：對至少一第一電極施加第一電壓，且不對至少一第二電極以及共用電極施加第一電壓；以及執行顯示器之一般模式，包含：對至少一第二電極施加第二電壓，且不對至少一第一電極以及共用電極施加第二電壓。
本發明之目的之一為提供一種能縮短液晶顯示面板之液晶反應時間的畫素結構。
本發明之目的之一為提供一種能增加液晶顯示面板之透光率的畫素結構。
本發明之目的之一為提供一種可切換顯示模式的驅動方法，可以將顯示器切換為液晶反應時間短的快速模式或是透光率高的一般模式。因此，當不需要短的液晶反應時間時，能執行顯示器的一般模式，藉此節省顯示器需消耗的能源。
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。
在下文中將參照附圖更全面地描述本發明，在附圖中示出了本發明的示例性實施例。如本領域技術人員將認識到的，可以以各種不同的方式修改所描述的實施例，而不脫離本發明的精神或範圍。
關於本文中所使用之『電性連接』，可指至少二個元件相互直接或間接作實體接觸或電性接觸。相互間接作實體接觸或電性接觸之方式舉例為元件之間係藉由中間元件作實體接觸或電性接觸，上述中間元件可為開關(例如薄膜電晶體)或是電阻、電容等元件；而『電性連接』還可表示至少二個元件相互操作或動作。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種畫素結構及其周圍元件的上視示意圖。圖1B是圖1A的局部放大圖，為方便說明，圖1B繪示了共用電極、第一電極以及第二電極，並省略了其他構件。圖2A是沿圖1A中剖面線AA’的剖面示意圖，圖2B是沿圖1A中剖面線BB’的剖面示意圖，其中圖1A省略繪示了圖2A與圖2B中的部分構件。
請參考圖1A、圖2A及圖2B，畫素結構10包括掃描線SL、第一資料線DL1、第二資料線DL2、第一開關元件T1、第二開關元件T2、共用電極CE、第一電極PE1以及第二電極PE2。
第一開關元件T1和掃描線SL以及第一資料線DL1電性連接。第二開關元件T2和第二資料線DL2電性連接。第二開關元件T2和掃描線SL電性連接，但本發明不以此為限，第二開關元件T2可以與其他掃描線電性連接。第一開關元件T3和掃描線SL’以及第一資料線DL1電性連接，第二開關元件T4和第二資料線DL2電性連接，第二開關元件T4和掃描線SL’電性連接，但本發明不以此為限，第二開關元件T4可以與其他掃描線電性連接。第一開關元件T3和第二開關元件T4例如是屬於相鄰於畫素結構10之其他畫素結構的開關元件。
第一資料線DL1、第二資料線DL2以及第一資料線DL1’實質上沿第一方向E1延伸，掃描線SL以及掃描線SL’實質上沿第二方向E2延伸，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第二方向E2實質上垂直於第一方向E1，但本發明不以此為限。
雖然本實施例的掃描線SL、掃描線SL’、第一資料線DL1、第一資料線DL1’以及第二資料線DL2是以直線形為例，但本發明不以此為限。在其他實施例中，掃描線SL、掃描線SL’、第一資料線DL1、第一資料線DL1’以及第二資料線DL2可以是鋸齒形或其他形狀。第二資料線DL2位於第一資料線DL1與第一資料線DL1’之間，其中第一資料線DL1’例如是屬於相鄰於畫素結構10之其他畫素結構的資料線。在一些實施例中，黑矩陣（未繪示）覆蓋掃描線SL、第一資料線DL1以及第二資料線DL2，但本發明不以此為限。
請同時參考圖1A、圖2A以及圖2B，掃描線SL、第一資料線DL1、第二資料線DL2、第一開關元件T1、第二開關元件T2、共用電極CE、第一電極PE1、第二電極PE2、第一電極PE1’以及第二電極PE2’位於基板SB上，其中第一電極PE1’（圖1A省略繪示）以及第二電極PE2’（圖1A省略繪示）例如是屬於相鄰於畫素結構10之其他畫素結構的電極。
在本實施例中，第一開關元件T1例如包括第一閘極G1A、第二閘極G1B、通道層CH1、源極S1以及汲極D1，其中第一閘極G1A以及第二閘極G1B電性連接於掃描線SL，且源極S1電性連接於第一資料線DL1。通道層CH1與基板SB之間選擇性的設置第一絕緣層I1以及遮光層SM，其中遮光層SM可以改善第一開關元件T1的漏電問題。通道層CH1重疊於第一閘極G1A以及第二閘極G1B。通道層CH1與第一閘極G1A之間以及通道層CH1與第二閘極G1B之間夾有第二絕緣層I2。第三絕緣層I3形成於第二絕緣層I2、第一閘極G1A以及第二閘極G1B上，源極S1以及汲極D1形成於第三絕緣層I3上，且分別經由開口O1以及開口O2電性連接至通道層CH1。開口O1例如貫穿第二絕緣層I2以及第三絕緣層I3。開口O2例如貫穿第二絕緣層I2以及第三絕緣層I3。
第四絕緣層I4形成於第三絕緣層I3、源極S1以及汲極D1上。在本實施例中，共用電極CE與第一電極PE1形成於第四絕緣層I4上。第一電極PE1電性連接第一開關元件T1的汲極D1。在本實施例中，第一電極PE1透過第四絕緣層I4的開口H1電性連接至汲極D1。開口H1例如與開口O2重疊，但本發明不以此為限。
第二開關元件T2例如包括第一閘極G2A、第二閘極G2B、通道層CH2、源極S2以及汲極D2，其中第一閘極G2A以及第二閘極G2B電性連接於掃描線SL，且源極S2電性連接於第二資料線DL2。雖然在本實施例中，第一開關元件T1以及第二開關元件T2皆電性連接於同條掃描線SL，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一開關元件T1以及第二開關元件T2可以電性連接至不同條掃描線。
通道層CH2與基板SB之間選擇性的設置第一絕緣層I1以及遮光層SM，其中遮光層SM可以改善第二開關元件T2的漏電問題。通道層CH2重疊於第一閘極G2A以及第二閘極G2B。通道層CH2與第一閘極G2A之間以及通道層CH2與第二閘極G2B之間夾有第二絕緣層I2。第三絕緣層I3形成於第二絕緣層I2、第一閘極G2A以及第二閘極G2B上，源極S2以及汲極D2形成於第三絕緣層I3上，且分別經由開口O3以及開口O4電性連接至通道層CH2。開口O3例如貫穿第二絕緣層I2以及第三絕緣層I3。開口O4例如貫穿第二絕緣層I2以及第三絕緣層I3。
第四絕緣層I4形成於第三絕緣層I3、源極S2以及汲極D2上。第二電極PE2電性連接第二開關元件T2的汲極D2。在本實施例中，汲極D2與第二電極PE2可連成一體且為直接連接。共用電極CE與第一電極PE1形成於第四絕緣層I4上。第五絕緣層I5形成於第一電極PE1、共用電極CE以及第四絕緣層I4上。第二電極PE2形成於第五絕緣層I5上。第二電極PE2、第一電極PE1以及共用電極CE互相分離。在本實施例中，開口H2貫穿第四絕緣層I4以及第五絕緣層I5，第二電極PE2透過開口H2電性連接第二開關元件T2。開口H2例如與開口O4重疊，但本發明不以此為限。在一些實施例中，汲極D2與第二電極PE2可分別屬於不同的導電膜層，且開口H2與開口O4可以不重疊。
在本實施例中，通道層CH1與通道層CH2的形狀是以L形為例，但本發明不以此為限。通道層CH1與通道層CH2的形狀也可以為U形或其他形狀。
在本實施例中，第一開關元件T1與第二開關元件T2是以頂部閘極型薄膜電晶體為例，但本發明不以此為限。第一開關元件T1與第二開關元件T2也可以是底部閘極型薄膜電晶體或其他類型的開關元件。在本實施例中，第一開關元件T1與第二開關元件T2各自包括兩個閘極，但本發明不以此為限。第一開關元件T1與第二開關元件T2也可以各自僅包括一個閘極。
共用電極CE形成於第四絕緣層I4上。共用電極CE包括至少兩條第一主體部以及至少兩個第一分支部。請參考圖1B，第一主體部110A、110B實質上沿第一方向E1延伸。第一分支部120A、120B位於第一主體部110A、110B之間。第一分支部120A、120B分別連接對應的第一主體部110A、110B。第一分支部120A例如是自第一主體部110A處朝向第一主體部110B的方向延伸，且第一分支部120B例如是自第一主體部110B處朝向第一主體部110A的方向延伸。在一些實施例中，第一分支部120A的寬度隨著遠離第一主體部110A的方向漸減，且第一分支部120B的寬度隨著遠離第一主體部110B方向漸減。在一些實施例中，第一分支部120A、120B的形狀例如包括梯形、三角形或其他幾何形狀。請同時參考圖1A及圖1B，第一主體部110A及第一主體部110B係至少藉由中介部130電性連接，中介部130舉例係直接連接於第一主體部110A及第一主體部110B之間，中介部130的長度大於第一分支部120A的長度及第一分支部120B的長度，中介部130舉例係與掃描線SL或SL’重疊，中介部130舉例係平行於掃描線SL或SL’，但本發明不以此為限。
第一電極PE1形成於第四絕緣層I4上。第一電極PE1與共用電極CE分離。第一電極PE1包括第二主體部以及至少兩個第二分支部。請參考圖1B，第二主體部210位於第一主體部110A以及第一主體部110B之間，且實質上沿第一方向E1延伸。第二分支部220A、220B對應地電性連接至第二主體部210的兩側且朝外延伸，第二分支部220A、220B例如分別朝向第一主體部110A、110B延伸，第二分支部220A、220B舉例係相對於第二主體部210對位配置，第二分支部220A、220B舉例係相對於第二主體部210互為鏡向。請同時參考圖1A及圖1B，第二主體部210於投影方向E3上例如與第二資料線DL2重疊，第二主體部210的寬度例如大於第二資料線DL2的寬度，但本發明不以此為限。前述之投影方向E3例如指的是垂直於基板SB的方向。
第二分支部220A包括延伸部222A以及梯形結構224A。延伸部222A實質上沿第二方向E2延伸。延伸部222A的寬度例如隨著遠離第二主體部210的方向漸減。梯形結構224A連接於第二主體部210與延伸部222A之間。梯形結構224A的寬度例如隨著遠離第二主體部210的方向漸增。第二分支部220B包括延伸部222B以及梯形結構224B。延伸部222B實質上沿第二方向E2延伸。延伸部222B的寬度例如隨著遠離第二主體部210的方向漸減。梯形結構224B連接於第二主體部210與延伸部222B之間。梯形結構224B的寬度例如隨著遠離第二主體部210的方向漸增。
在利用畫素結構10的第一電極PE1驅動位於其上之液晶時，由於梯形結構224A、224B分別連接於第二主體部210與延伸部222A、222B之間，電場可以更集中於靠近第二主體部210的位置，使液晶效率較差的部分更加集中於靠近第二主體部210的位置，此外，因第二主體部210與第二資料線DL2重疊，故第二資料線DL2可進一步遮蔽前述液晶效率較差的絕大部分，藉此能增加液晶顯示面板整體之液晶效率。
在本實施例中，共用電極CE與第一電極PE1例如是由同一圖案化導電層所形成。換句話說，共用電極CE與第一電極PE1於同一道圖案化製程中形成，但本發明不以此為限。
第二電極PE2包括至少兩條主幹部以及至少一樑部。主幹部310A、310B實質上沿第一方向E1延伸。在一些實施例中，第一主體部110A、110B分別重疊於主幹部310A、310B，第一主體部110A與鄰近之主幹部310A可相距一距離F1，且第一主體部110B與鄰近之主幹部310B可相距一距離F2，距離F1與距離F2為0微米至5微米。在一些實施例中，第二主體部210與鄰近之主幹部310A（或主幹部310B）相距一距離F3，距離F3為10微米至30微米。
請同時參考圖1A及圖1B，主幹部310A、310B中之每一個係於投影方向E3上與第一資料線DL1或第二資料線DL2重疊。在本實施例中，第一資料線DL1以及第一資料線DL1’於投影方向E3上分別與主幹部310A以及主幹部310B重疊，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一資料線DL1以及第一資料線DL1’於投影方向E3上分別與第一主體部110A以及第一主體部110B重疊。在一些實施例中，主幹部310A以及主幹部310B於投影方向E3上分別與第一主體部110A以及第一主體部110B部分重疊。
樑部320位於主幹部310A、310B之間，且電性連接主幹部310A、310B。樑部320與第一分支部120A、120B中之至少一者於投影方向E3上重疊。在本實施例中，樑部320與第一分支部120A、120B於投影方向E3上部分重疊，亦即樑部320於投影方向E3上暴露出部分的第一分支部120A、120B。樑部320於投影方向E3上不重疊於第二分支部220A、220B中之至少一者。在本實施例中，樑部320於投影方向E3上不重疊於第二分支部220A、220B。
樑部320包括彼此電性連接的兩個主要連接部322A、322B。主要連接部322A包括依序連接的第一連接部3222A、第二連接部3224A以及第三連接部3226A。主要連接部322B包括依序連接的第一連接部3222B、第二連接部3224B以及第三連接部3226B。第一連接部3222A、3222B分別連接對應的主幹部310A、310B。第二連接部3224A的寬度例如隨著接近第三連接部3226A的方向漸減，且第二連接部3224B的寬度例如隨著接近第三連接部3226B的方向漸減。舉例來說，第二連接部3224A、3224B靠近掃描線SL的側壁例如與第二方向E2之間的夾角約2度，且第二連接部3224A、3224B遠離掃描線SL的側壁例如與第二方向E2之間的夾角約4度，但本發明不以此為限。
主要連接部322A、322B之第三連接部3226A、3226B係於投影方向E3上重疊於第二主體部210之處，且彼此連接而形成相對設置之凸部P以及凹部C。
第一連接部3222A的延伸方向A1例如不同於第二連接部3224A的延伸方向A2。第二連接部3224A的延伸方向A2例如不同於第三連接部3226A的延伸方向A3。第一連接部3222B的延伸方向B1例如不同於第二連接部3224B的延伸方向B2。第二連接部3224B的延伸方向B2例如不同於第三連接部3226B的延伸方向B3。在利用畫素結構10的第二電極PE2驅動位於其上之液晶時，由於第一連接部3222A以及第三連接部3226A的延伸方向A1、A3不同於第二連接部3224A的延伸方向A2，且第一連接部3222B以及第三連接部3226B的延伸方向B1、B3不同於第二連接部3224B的延伸方向B2，電場可以更集中於靠近第一主體部110A、110B及/或第二主體部210的位置，使液晶效率較差的部分更加集中於靠近第一主體部110A、110B及/或第二主體部210的位置，此外，可利用第二資料線DL2或黑矩陣(未繪示)進一步遮蔽前述液晶效率較差的絕大部分，藉此能增加液晶顯示面板整體之液晶效率。
一般而言，若液晶上升時間與液晶衰減越短，則液晶反應時間越短。[式1]為計算液晶上升時間（Rise time, τ rise）的公式，[式2]為液晶衰減時間（Decay time, τ decay）的公式。
[式1]：
[式2]：
在[式1]與[式2]中，γ 1代表旋轉黏度（Rotational Viscosity），E代表電場強度。d代表液晶層厚度。K 1及K 2為液晶的彈性常數（elastic constant）。Δε代表液晶介電常數差。l為在對液晶層施加外部電壓時，兩個暗區之間的垂直距離，也可以說是畫素結構之域的尺寸（domain size）。當畫素結構之域的尺寸l越小，則液晶反應時間越短。
在本實施例中，當對第一電極PE1施加第一電壓，且不對第二電極PE2以及共用電極CE施加第一電壓時，畫素結構10之域的尺寸可視為L1。當對第二電極PE2施加第二電壓，且不對第一電極PE1以及共用電極CE施加第二電壓時，畫素結構10之域的尺寸可視為L2。由於樑部320與第一分支部120A、120B於投影方向E3上部分重疊而產生前述之效果，因此L1小於L2。
換句話說，對第一電極PE1施加第一電壓，且不對第二電極PE2以及共用電極CE施加第一電壓時，由於域的尺寸L1較小，此時的畫素結構10具有縮短液晶顯示面板之液晶反應時間的優點。對第二電極PE2施加第二電壓，且不對第一電極PE1以及共用電極CE施加第二電壓時，域的尺寸L2較大，此時液晶層能有較高的透光率。因此，當不需要短的液晶反應時間時，能以透光率較高的模式操作畫素結構10，藉此節省畫素結構10需消耗的能源。
圖3A是依照本發明的一實施例的一種畫素結構及其周圍元件的上視示意圖。圖3B是圖3A的局部放大圖，其中圖3B繪示了共用電極、第一電極以及第二電極，並省略了其他構件。圖4A是沿圖3A中剖面線AA’的剖面示意圖。圖4B是沿圖3A中剖面線BB’的剖面示意圖。其中圖3A省略繪示了圖4A與圖4B中的部分構件。
在此必須說明的是，圖3A、圖3B、圖4A和圖4B的實施例沿用圖1A、圖1B、圖2A和圖2B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖3A之畫素結構20與圖1A之畫素結構10的主要差異在於：畫素結構20之共用電極CE、第一電極PE1以及第二電極PE2的形狀不同於畫素結構10之共用電極CE、第一電極PE1以及第二電極PE2的形狀。
請參考圖3A、圖3B、圖4A以及圖4B，畫素結構20包括掃描線SL、第一資料線DL1、第二資料線DL2、第一開關元件T1、第二開關元件T2、共用電極CE、第一電極PE1以及第二電極PE2。
共用電極CE包括第一主體部以及多個第一分支部。請參考圖3B，第一主體部110實質上沿第一方向E1延伸。第一分支部120連接第一主體部110。第一分支部120實質上沿第二方向E2延伸，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第一分支部120的寬度隨著遠離第一主體部110的方向漸減。在一些實施例中，第一分支部120的形狀例如包括梯形、三角形或其他幾何形狀。
第一電極PE1電性連接第一開關元件T1的汲極D1。第一電極PE1包括第二主體部以及多個第二分支部。請參考圖3B，第二主體部210實質上沿第一方向E1延伸。第二分支部220連接第二主體部210。在本實施例中，第二分支部220實質上沿第二方向E2延伸，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第二分支部220的寬度隨著遠離第二主體部210的方向漸減。在一些實施例中，第二分支部220的形狀例如包括梯形、三角形或其他幾何形狀。
第一分支部120與第二分支部220實質上位於第一主體部110與第二主體部120之間。第一分支部120與第二分支部220於第一方向E1上交替排列。
第二資料線DL2與第一主體部110舉例係實質上均沿第一方向E1延伸，第二資料線DL2於投影方向E3上例如與第一主體部110重疊，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第二資料線DL2於投影方向E3上例如與第一主體部110以及第一分支部120重疊，但第二資料線DL2於投影方向E3上不與第二分支部220重疊。在一些實施例中，第二資料線DL2於投影方向E3上例如與第一主體部110、第一分支部120以及第二分支部220重疊。在其他實施例中，第二資料線DL2與第一資料線DL1之間的距離較佳約等於第二資料線DL2與第一資料線DL1’之間的距離，且第二資料線DL2與第一主體部110之間的距離較佳約等於第二資料線DL2與第二主體部210之間的距離，亦即第二資料線DL2於投影方向E3上不重疊於第一主體部110及第二主體部210，但第二資料線DL2於投影方向E3上重疊於第一分支部120以及第二分支部220，如此一來，便可不額外設置第二資料線DL2與第一資料線DL1’之間的間距，藉此能進一步提高畫素結構20的開口率。
在本實施例中，共用電極CE與第一電極PE1例如是由同一圖案化導電層所形成。換句話說，共用電極CE與第一電極PE1於同一道圖案化製程中形成，但本發明不以此為限。
第二電極PE2電性連接第二開關元件T2的汲極D2。在本實施例中，第二電極PE2與汲極D2屬於不同導電膜層，但本發明不以此為限。第二電極PE2包括至少兩條主幹部以及至少一樑部。請參考圖3B，主幹部310A、310B實質上沿第一方向E1延伸，樑部320連接主幹部310A、310B。在本實施例中，樑部320與第一分支部120於投影方向E3上重疊。樑部320於投影方向E3上暴露出部分的第一分支部120。樑部320於投影方向E3上不重疊於第二分支部220中之至少一者。在本實施例中，樑部320於投影方向E3上不重疊於第二分支部220。
樑部320包括依序連接的第一連接部3222、第二連接部3224以及第三連接部3226。第一連接部3222相較於第二連接部3224更靠近第一主體部110，且第二連接部3224的寬度隨著遠離第一主體部110的方向漸減。第一連接部3222於投影方向E3上重疊於第一主體部110但不重疊於第二主體部210且不重疊於第一分支部120及/或第二分支部220，第三連接部3226於投影方向E3上重疊於第二主體部210但不重疊於第一主體部110且不重疊於第一分支部120及/或第二分支部220，但本發明不以此為限。
第一連接部3222的延伸方向C1例如不同於第二連接部3224的延伸方向C2。第二連接部3224的延伸方向C2例如不同於第三連接部3226的延伸方向C3。在利用畫素結構20的第二電極PE2驅動位於其上之液晶時，由於第一連接部3222以及第三連接部3226的延伸方向不同於第二連接部3224的延伸方向，電場可以更集中於靠近第一主體部110及/或第二主體部210的位置，使液晶效率較差的部分更加集中於靠近第一主體部110及/或第二主體部210的位置，在此不贅述。
在本實施例中，當對第一電極PE1施加第一電壓，且不對第二電極PE2以及共用電極CE施加第一電壓時，畫素結構20之域的尺寸可視為L1。當對第二電極PE2施加第二電壓，且不對第一電極PE1以及共用電極CE施加第二電壓時，畫素結構20之域的尺寸可視為L2，由於樑部320與第一分支部120於投影方向E3上重疊，L1小於L2。
換句話說，對第一電極PE1施加第一電壓，且不對第二電極PE2以及共用電極CE施加第一電壓時，由於域的尺寸L1較小，此時的畫素結構20具有縮短液晶顯示面板之液晶反應時間的優點。對第二電極PE2施加第二電壓，且不對第一電極PE1以及共用電極CE施加第二電壓時，域的尺寸L2較大，此時液晶層能有較高的透光率。因此，當不需要短的液晶反應時間時，能以透光率較高的模式操作畫素結構20，藉此節省畫素結構20需消耗的能源。
圖5A是依照本發明的一實施例的一種畫素結構及其周圍元件的上視示意圖。圖5B是圖5A的局部放大圖。
在此必須說明的是，圖5的實施例沿用圖1A、圖1B、圖2A和圖2B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖5之畫素結構30與圖1A之畫素結構10的主要差異在於：畫素結構30之第二資料線DL2的設置位置不同於畫素結構10之第二資料線DL2的設置位置。圖5之共用電極CE、第一電極PE1以及第二電極PE2與圖1B類似。
請參考圖5與圖1B，畫素結構30包括掃描線SL、第一資料線DL1、第二資料線DL2、第一開關元件T1、第二開關元件T2、共用電極CE、第一電極PE1以及第二電極PE2。第一資料線DL1以及第二資料線DL2實質上沿第一方向E1延伸。第一開關元件T1和掃描線SL以及第一資料線DL1電性連接。第二開關元件T2和第二資料線DL2電性連接。共用電極CE包括第一主體部110A、110B以及第一分支部120A、120B。第一主體部110A、110B實質上沿第一方向E1延伸。第一分支部120A、120B分別連接對應的第一主體部110A、110B。第一電極PE1電性連接第一開關元件T1。第一電極PE1包括第二主體部210以及第二分支部220A、220B。第二主體部210位於第一主體部110A、110B之間，且實質上沿第一方向E1延伸。第二分支部220A、220B對應地電性連接至第二主體部210的兩側且朝外延伸。第二電極PE2電性連接第二開關元件T2。第二電極PE2包括主幹部310A、310B以及樑部320。主幹部310A、310B實質上沿第一方向E1延伸。樑部320電性連接主幹部310A、310B。樑部320與第一分支部120A、120B中之至少一者於投影方向E3上重疊。樑部320於投影方向E3上不重疊於第二分支部220A、220B中之至少一者。
在本實施例中，畫素結構30之第二資料線DL2鄰近於第一資料線DL1’設置，其中第一資料線DL1’例如是屬於相鄰於畫素結構30之其他畫素結構的資料線。第二資料線DL2例如是與共用電極CE的第一主體部110B及/或第二電極PE2的主幹部310B重疊。在本實施例中，第二資料線DL2於投影方向E3不重疊於第一電極PE1、第一主體部110A以及第一分支部120A，但可選擇性地重疊於第一主體部110B及/或以及第一分支部120B。
在本實施例中，當對第一電極PE1施加第一電壓，且不對第二電極PE2以及共用電極CE施加第一電壓時，畫素結構30之域的尺寸可視為L1。當對第二電極PE2施加第二電壓，且不對第一電極PE1以及共用電極CE施加第二電壓時，畫素結構30之域的尺寸可視為L2。由於樑部320與第一分支部120A、120B於投影方向E3上重疊，L1小於L2。
換句話說，對第一電極PE1施加第一電壓，且不對第二電極PE2以及共用電極CE施加第一電壓時，由於域的尺寸L1較小，此時的畫素結構30具有縮短液晶顯示面板之液晶反應時間的優點。對第二電極PE2施加第二電壓，且不對第一電極PE1以及共用電極CE施加第二電壓時，域的尺寸L2較大，此時液晶層能有較高的透光率。因此，當不需要短的液晶反應時間時，能以透光率較高的模式操作畫素結構30，藉此節省畫素結構30需消耗的能源。
圖6是依照本發明的一實施例的可切換顯示模式的驅動方法的流程圖。
在此必須說明的是，圖6的實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參考圖6，可切換顯示模式的驅動方法，包括步驟X1、步驟X2以及步驟X3。
步驟X1為提供顯示器，顯示器包括至少一畫素結構，畫素結構可以為前述任一實施例中的畫素結構。
步驟X2為執行顯示器之快速模式。執行顯示器之快速模式的步驟包含：對畫素結構中的第一電極PE1施加第一電壓，且不對畫素結構中的第二電極PE2以及共用電極CE施加第一電壓。在一些實施例中，執行顯示器之快速模式的步驟更包含：對畫素結構中的第二電極PE2以及共用電極CE施加一第三電壓。
在一些實施例中，執行顯示器之快速模式時，第一電壓大於0伏(voltage)且小於7伏，第三電壓為0伏。在一些實施例中，執行顯示器之快速模式時，不對畫素結構中的第二電極PE2以及共用電極CE施加任何電壓，畫素結構中的第一電極PE1以及共用電極CE上的電壓例如為0伏。
步驟X3為執行顯示器之一般模式。執行顯示器之一般模式的步驟包含：對畫素結構中的第二電極PE2施加第二電壓，且不對畫素結構中的第一電極PE1以及共用電極CE施加第二電壓。在一些實施例中，執行顯示器之一般模式的步驟更包含：對畫素結構中的第一電極PE1以及共用電極CE施加第三電壓。
在一些實施例中，顯示器之一般模式時，第二電壓為0伏，第三電壓大於0伏且小於7伏。在一些實施例中，執行顯示器之一般模式時，不對畫素結構中的第一電極PE1以及共用電極CE施加任何電壓，畫素結構中的第一電極PE1以及共用電極CE上的電壓例如為0伏。
本實施例是先執行顯示器之快速模式，接著才將顯示器切換為一般模式，但本發明不以此為限。在其他實施例中，先執行顯示器之一般模式，接著才將顯示器切換為快速模式。換句話說，本發明並不限定顯示器切換快速模式與切換一般模式的時間順序。
在本實施例中，當對第一電極PE1施加第一電壓，且不對第二電極PE2以及共用電極CE施加第一電壓時，畫素結構具有縮短液晶顯示面板之液晶反應時間的優點。換句話說，執行顯示器之快速模式時，顯示器能有較高的每秒顯示幀數（Frame per Second，FPS），顯示器能有較流暢且連續的畫面。一般來說，FPS用於描述影片、電子繪圖或遊戲每秒播放多少影格。
在本實施例中，當對第二電極PE2施加第二電壓，且不對第一電極PE1以及共用電極CE施加第二電壓時，畫素結構上液晶層兩個暗區之間的垂直距離越大，即液晶層能有較高的透光率。換句話說，執行顯示器之一般模式時，顯示器不需要很高的耗電量就能有足夠的亮度。
基於上述，顯示器於一般模式下之耗電量低於顯示器於快速模式下之耗電量。因此，當不需要短的液晶反應時間時，能將顯示器切換為一般模式，藉此節省顯示器需消耗的能源。當需要短的液晶反應時間時，能將顯示器切換為快速模式，藉此提高顯示器的每秒顯示幀數。
圖7A是依照本發明一實施例的一種畫素結構於快速模式下時的部分暗區之模擬圖。圖7B是依照本發明一實施例的一種畫素結構於一般模式下時的部分暗區之模擬圖。圖7A與圖7B之畫素結構例如與圖1A之畫素結構相似。
請同時參考圖7A與圖7B，執行顯示器之快速模式或一般模式時，對應畫素結構之第一分支部與第二分支部處的位置會出現暗區。
請參考圖7A，當執行顯示器之快速模式時，暗區的寬度較大，即畫素結構之域的尺寸越小。由於域的尺寸較小，此時的畫素結構具有縮短液晶顯示面板之液晶反應時間的優點。
請參考圖7B，當執行顯示器之一般模式時，暗區的寬度較小，即畫素結構之域的尺寸較大，此時液晶層能有較高的透光率。
因此，當不需要短的液晶反應時間時，能以透光率較高的模式操作畫素結構，藉此節省畫素結構需消耗的能源。
圖8A是依照本發明一實施例的一種畫素結構於快速模式下時的部分暗區之模擬圖。圖8B是依照本發明一實施例的一種畫素結構於一般模式下時的部分暗區之模擬圖。圖8A與圖8B之畫素結構例如與圖3A之畫素結構相似。
請同時參考圖8A與圖8B，執行顯示器之快速模式或一般模式時，對應畫素結構之第一分支部與第二分支部處的位置會出現暗區。
請參考圖8A，當執行顯示器之快速模式時，暗區的寬度較大，即畫素結構之域的尺寸越小。由於域的尺寸較小，此時的畫素結構具有縮短液晶顯示面板之液晶反應時間的優點。
請參考圖8B，當執行顯示器之一般模式時，暗區的寬度較小，即畫素結構之域的尺寸較大，此時液晶層能有較高的透光率。
因此，當不需要短的液晶反應時間時，能以透光率較高的模式操作畫素結構，藉此節省畫素結構需消耗的能源。
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。
10、20、30‧‧‧畫素結構
110、110A、110B‧‧‧第一主體部
120、120A、120B‧‧‧第一分支部
130‧‧‧中介部
210‧‧‧第二主體部
220、220A、220B‧‧‧第二分支部
310A、310B‧‧‧主幹部
320、320A、320B‧‧‧樑部
322A、322B‧‧‧主要連接部
3222、3222A、3222B‧‧‧第一連接部
3224、3224A、3224B‧‧‧第二連接部
3226、3226A、3226B‧‧‧第三連接部
A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3‧‧‧延伸方向
AA’、BB’‧‧‧剖面線
C‧‧‧凹部
CE‧‧‧共用電極
D1、D2‧‧‧汲極
CH1、CH2‧‧‧通道層
DL1、DL1’‧‧‧第一資料線
DL2‧‧‧第二資料線
E1‧‧‧第一方向
E2‧‧‧第二方向
E3‧‧‧投影方向
F1、F2、F3‧‧‧距離
G1A、G2A‧‧‧第一閘極
G1B、G2B‧‧‧第二閘極
H1、H2、O1、O2、O3、O4‧‧‧開口
I1‧‧‧第一絕緣層
I2‧‧‧第二絕緣層
I3‧‧‧第三絕緣層
I4‧‧‧第四絕緣層
I5‧‧‧第五絕緣層
P‧‧‧凸部
PE1、PE1’‧‧‧第一電極
PE2、PE2’‧‧‧第二電極
S1、S2‧‧‧源極
SB‧‧‧基板
T1、T3‧‧‧第一開關元件
T2、T4‧‧‧第二開關元件
SL、SL’‧‧‧掃描線
SM‧‧‧遮光層
X1、X2、X3‧‧‧步驟
圖1A是依照本發明的一實施例的一種畫素結構及其周圍元件的上視示意圖。 圖1B是圖1A的局部放大圖。 圖2A是沿圖1A中剖面線AA’的剖面示意圖。 圖2B是沿圖1A中剖面線BB’的剖面示意圖。 圖3A是依照本發明的一實施例的一種畫素結構及其周圍元件的上視示意圖。 圖3B是圖3A的局部放大圖。 圖4A是沿圖3中剖面線AA’的剖面示意圖。 圖4B是沿圖3中剖面線BB’的剖面示意圖。 圖5是依照本發明的一實施例的一種畫素結構及其周圍元件的上視示意圖。 圖6是依照本發明的一實施例的可切換顯示模式的驅動方法的流程圖。 圖7A是依照本發明一實施例的一種畫素結構於快速模式下時的部分暗區之模擬圖。 圖7B是依照本發明一實施例的一種畫素結構於一般模式下時的部分暗區之模擬圖。 圖8A是依照本發明一實施例的一種畫素結構於快速模式下時的部分暗區之模擬圖。 圖8B是依照本發明一實施例的一種畫素結構於一般模式下時的部分暗區之模擬圖。

Claims (23)

  1. 一種畫素結構，包括： 一掃描線、一第一資料線以及一第二資料線，該第一資料線以及該第二資料線實質上沿一第一方向延伸； 一第一開關元件，和該掃描線以及該第一資料線電性連接； 一第二開關元件，和該第二資料線電性連接； 一共用電極，包括： 兩條第一主體部，實質上沿該第一方向延伸；以及 至少兩個第一分支部，分別連接對應的第一主體部； 一第一電極，電性連接該第一開關元件，該第一電極包括： 一第二主體部，位於該兩條第一主體部之間，且實質上沿該第一方向延伸；以及 至少兩個第二分支部，對應地電性連接至該第二主體部的兩側且朝外延伸；以及 一第二電極，電性連接該第二開關元件，該第二電極包括： 至少兩條主幹部，實質上沿該第一方向延伸；以及 至少一樑部，電性連接該至少兩條主幹部，其中該至少一樑部與該至少兩個第一分支部中之至少一者於一投影方向上重疊，且該至少一樑部於該投影方向上不重疊於該至少兩個第二分支部中之至少一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該至少一樑部於該投影方向上暴露出部分該至少兩個第一分支部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該共用電極與該第一電極是由同一圖案化導電層所形成，該共用電極之該兩條第一主體部係藉由一中介部電性連接，且該中介部之長度大於該至少兩個第一分支部中之至少一者的長度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該至少兩個第一分支部中之每一個的寬度隨著遠離該對應的第一主體部的方向漸減。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該至少兩個第二分支部中之至少一者包括： 一延伸部，實質上沿一第二方向延伸，該第二方向實質上垂直於該第一方向；以及 一梯形結構，連接於該第二主體部與該延伸部之間，該梯形結構的寬度隨著遠離該第二主體部的方向漸增。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的畫素結構，其中該至少一樑部包括： 彼此電性連接的兩個主要連接部，該兩個主要連接部中之每一個包括： 依序連接的一第一連接部、一第二連接部以及一第三連接部，其中該第一連接部連接對應的主幹部，該第二連接部的延伸方向不同於該第三連接部的延伸方向。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構，其中該兩個主要連接部之第三連接部係於該投影方向上重疊於該第二主體部之處彼此連接而形成相對設置之一凸部以及一凹部，其中該至少兩條主幹部中之每一個係於該投影方向上與該第一資料線或該第二資料線重疊，其中該第一主體部與鄰近之該主幹部係相距一距離，該距離為0微米至10微米。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構，其中在該兩個主要連接部之至少其中一個中，該第一連接部之延伸方向不同於該第二連接部之延伸方向。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的畫素結構，其中在該兩個主要連接部之至少其中一個中，該第二連接部的寬度隨著接近該第三連接部的方向漸減。
  10. 一種畫素結構，包括： 一掃描線、一第一資料線以及一第二資料線，該第一資料線以及該第二資料線實質上沿一第一方向延伸； 一第一開關元件，和該掃描線以及該第一資料線電性連接； 一第二開關元件，和該第二資料線電性連接； 一共用電極，包括： 一第一主體部，實質上沿該第一方向延伸；以及 多個第一分支部，連接該第一主體部； 一第一電極，電性連接該第一開關元件，該第一電極包括： 一第二主體部；以及 多個第二分支部，連接該第二主體部，其中該些第一分支部與該些第二分支部實質上位於該第一主體部與該第二主體部之間，且該些第一分支部與該些第二分支部於該第一方向上交替排列；以及 一第二電極，電性連接該第二開關元件，該第二電極包括： 至少兩條主幹部，實質上沿該第一方向延伸；以及 至少一樑部，連接該至少兩條主幹部，其中該至少一樑部與該些第一分支部中之至少一個於一投影方向上重疊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的畫素結構，其中該至少一樑部於該投影方向上暴露出該些第一分支部之一部分。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的畫素結構，其中該共用電極與該第一電極是由同一圖案化導電層所形成。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的畫素結構，其中各該第一分支部的形狀包括梯形，且各該第一分支部的寬度隨著遠離該第一主體部的方向漸減。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的畫素結構，其中該至少一樑部包括依序連接的一第一連接部與一第二連接部，其中該第一連接部相較於該第二連接部更靠近該第一主體部，且該第二連接部的寬度隨著遠離該第一主體部的方向漸減。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的畫素結構，其中該第一連接部的延伸方向不同於該第二連接部的延伸方向。
  16. 如申請專利範圍第10項所述的畫素結構，其中該至少一樑部與該些第二分支部於該投影方向上不重疊。
  17. 一種可切換顯示模式的驅動方法，包括： 提供一顯示器，該顯示器包括至少一畫素結構，該至少一畫素結構如請求項第1項至第16項中任一項所述； 執行該顯示器之快速模式，包含：對該至少一第一電極施加一第一電壓，且不對該至少一第二電極以及該共用電極施加該第一電壓；以及 執行該顯示器之一般模式，包含：對該至少一第二電極施加一第二電壓，且不對該至少一第一電極以及該共用電極施加該第二電壓。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中該第一電壓約等於該第二電壓。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中執行該顯示器之快速模式之步驟更包含：對該至少一第二電極以及該至少一共用電極施加一第三電壓。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的方法，其中該第一電壓大於0伏且小於7伏，該第二電壓為0伏，該第三電壓為0伏。
  21. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中執行該顯示器之一般模式之步驟更包含：對該至少一第一電極以及該至少一共用電極施加一第三電壓。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中該第一電壓為0伏，該第二電壓為0伏，該第三電壓大於0伏且小於7伏。
  23. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中該一般模式之耗電量係低於該快速模式之耗電量。
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