专利名称：像素结构的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种像素结构，且特别是有关于一种具有电调变(electrical tunable)光子晶体层的像素结构。
背景技术：
目前的光子晶体显示器中采用了具有电调变(electrical tunable)的光子晶体层，此光子晶体层具有规律的晶格结构，因此，当外界光源入射时，由于布拉格(Bragg)反射，会反射特定波段的光线。光子晶体显示器在驱动上可通过外加电场或是磁场来改变光子晶体层中的晶格间距，使得不同波段的光线被反射，以达到调整显示颜色的目的。通过施加适当的电场或是磁场，光子晶体层能够显示出各种波段的光线(如红外光、各种颜色的可见光及紫外光)。利用光子晶体层进行显示的主要优点是光子晶体层能够直接显示出不同波段的光线，不需通过红、绿、蓝光的混合机制。此外，光子晶体层所显示出的颜色的色饱和度高，且光子晶体层本身的反射率极高。然而，光子晶体层无法通过电场或是磁场的控制而直接显示白色，且无法通过电场或是磁场的控制显示灰阶。因此，如何让光子晶体层能够显示灰阶以及各种阶调的白色实为目前业界亟欲解决的问题之一。
发明内容
本发明提供一种具有电调变光子晶体层的像素结构，其能够显示不同阶调的白色。本发明提供一种像素结构，其包括一对彼此面积相同的第一子像素、一对彼此面积相同的第二子像素以及电调变光子晶体层。各个第二子像素的面积为各个第一子像素的面积的2倍，且电调变光子晶体层配置于该对第一子像素以及该对第二子像素上。在本发明的一实施例中，该对第一子像素中的其中一个第一子像素能够显示第一色光，而该对第一子像素中的另一个第一子像素能够显示第二色光；以及该对第二子像素中的其中一个第二子像素能够显示该第一色光，而该对第二子像素中的另一个第二子像素能够显示该第二色光，且该第一色光与该第二色光互为补色(complementary colors) 0在本发明的一实施例中，该对第一子像素与该对第二子像素排列成一 2X2子像素阵列。在本发明的一实施例中，该对第一子像素排列于同一行，而该对第二子像素排列于同一行，且该对第一子像素与该对第二子像素排列于不同行。在本发明的一实施例中，该对第一子像素排列于同一列，而该对第二子像素排列于同一列，且该对第一子像素与该对第二子像素排列于不同列。在本发明的一实施例中，该对第一子像素在行方向与列方向上不对齐，且该对第二子像素在行方向与列方向上不对齐。在本发明的一实施例中，前述的像素结构可进一步包括一对彼此面积相同的第三子像素以及一对彼此面积相同的第四子像素，其中各个第三子像素的面积为各个第二子像素的面积的2倍，各个第四子像素的面积为各个第三子像素的面积的2倍，且电调变光子晶体层配置于该对第三子像素以及该对第四子像素上。在本发明的一实施例中，该对第一子像素中的其中一个第一子像素能够显示第一色光，而该对第一子像素中的另一个第一子像素能够显示第二色光；该对第二子像素中的其中一个第二子像素能够显示该第一色光，而该对第二子像素中的另一个第二子像素能够显示该第二色光；该对第三子像素中的其中一个第三子像素能够显示该第一色光，而该对第三子像素中的另一个第三子像素能够显示该第二色光；以及该对第四子像素中的其中一个第四子像素能够显示该第一色光，而该对第四子像素中的另一个第四子像素能够显示该第二色光，且该第一色光与该第二色光互为补色。由于本发明通过电场或磁场驱动的方式使电调变光子晶体层显示不同的颜色，并且通过像素结构中面积不同的多对子像素来达成灰阶显示，因此本发明的具有电调变光子晶体层的像素结构能够显示不同阶调的白色。为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合所附图式，作详细说明如下。
图1为本发明第一实施例的一种像素结构的示意图；图2为沿着图1中的A-A’剖面所得的剖面示意图；图3A至图3D分别为图1的像素结构在显示灰阶0 灰阶3的示意图；图4为本发明第一实施例的另一种像素结构的示意图；图5A至图5D分别为图4的像素结构在显示灰阶0 灰阶3的示意图；图6A与图6B为本发明第二实施例的像素结构的示意图；图7为本发明第三实施例的像素结构的示意图；图8A至图8P分别为图7的像素结构在显示灰阶0 灰阶15的示意图。其中，附图标记100、100a、100b、100c、IOOd 像素结构Si、Si，第一子像素S2、S2，第二子像素SL 扫描线DL 数据线SW:开关元件PE:像素电极PC 电调变光子晶体层
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。第一实施例图1为本发明第一实施例的一种像素结构的示意图，而图2为沿着图1中的A-A’剖面所得的剖面示意图。请参照图1与图2，本实施例的像素结构100包括一对彼此面积相同的第一子像素Si、Si’、一对彼此面积相同的第二子像素S2、S2’以及电调变光子晶体层 PC。各个第二子像素S2、S2’的面积为各个第一子像素Si、Si’的面积的2倍，且电调变光子晶体层PC配置于第一子像素Si、Si，以及第二子像素S2、S2，上。在本实施例中，各个子像素(第一子像素Sl、第一子像素Si，、第二子像素S2、第二子像素S2’)分别包括一开关元件SW以及一像素电极PE，其中开关元件SW例如为晶体管， 且此晶体管的栅极与扫描线SL电性连接，晶体管的源极与数据线DL电性连接，而电经体的漏极则与像素电极PE电性连接。承上述。本实施例中，各个子像素(第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2或第二子像素S2’)的部局(layout)可依据实际设计需求而作适当的更动。举例而言，扫描线SL沿着列方向延伸，而数据线DL沿着行方向延伸。此外，第一子像素Si、Si’与第二子像素S2、S2’排列成一 0X2)子像素阵列，且第一子像素Si、Si’ 排列于同一行(意即，在行方向对齐)，而第二子像素S2、S2’排列于同一行，且第一子像素
51、Si’与第二子像素Si、Si’排列于不同行(意即，在行方向不对齐)。本实施例的电调变光子晶体层PC可以采用美国专利US 7，616，376及 US7, 364，673中所提供的制程进行制作，然而，本实施例不限定电调变光子晶体层PC的制程以及材料，任何能够经由电场或磁场调变而改变其对光线的反射率的光子晶体皆应适用于本申请案中。此外，随着电调变光子晶体层PC在材料或在微结构上的差异，用以驱动电调变光子晶体层PC的驱动电压会随之改变，此领域具有通常知识者当可适当地更动用以驱动电调变光子晶体层PC的驱动电压，以使电调变光子晶体层PC能够显示出所需的颜色 (红色、绿色、蓝色、黄色、黑色)。当像素结构100中的第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2以及第二子像素S2’都显示红色时，像素结构100可以显示红色。当像素结构100中的第一子像素Si、 第一子像素Si’、第二子像素S2以及第二子像素S2’都显示绿色时，像素结构100可以显示绿色。当像素结构100中的第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2以及第二子像素S2’都显示蓝色时，像素结构100可以显示蓝色。此外，当像素结构100中的第一子像素 Sl与第二子像素S2显示黄色，而第一子像素Si’与第二子像素S2’显示蓝色时，像素结构 100可以显示白色。承上述，本实施例以蓝光与黄光混合成白光为例子进行说明，然而，本实施例不限定像素结构100中的第一子像素Sl与第二子像素S2必须显示黄色，亦不限定第一子像素 Si’与第二子像素S2’必须显示蓝色。意即，当第一子像素Sl与第二子像素S2能够显示第一色光(未必是黄色)，第一子像素Si’与第二子像素S2，能够显示第二色光(未必是蓝色)，且第一色光与第二色光互为补色时，像素结构100便能够顺利地显示白色。为了使像素结构100能够显示出不同阶调的白色，本实施例将各个第二子像素
52、S2’的面积设计为各个第一子像素S1、S1’的面积的2倍。以下将搭配图3A 图3D说明像素结构100如何显示不同阶调的白色。图3A至图3D分别为图1的像素结构在显示灰阶0 灰阶3的示意图。请参照图 3A 图3D，当第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2以及第二子像素S2，皆被关闭以显示黑色时，像素结构100显示灰阶0 (如图3A所示)。
当第一子像素Sl与第一子像素Si’被开启以分别显示黄色与蓝色，且第二子像素 S2与第二子像素S2’被关闭以显示黑色时，像素结构100显示灰阶1 (如图:3B所示)。当第二子像素S2与第二子像素S2’被开启以分别显示黄色与蓝色，且第一子像素 Sl与第一子像素Si，被关闭以显示黑色时，像素结构100显示灰阶2 (如图3C所示)。当第一子像素Sl与第二子像素S2被开启以显示黄色，且第一子像素Si’与第二子像素S2’被开启以显示蓝色时，像素结构100显示灰阶3 (如图3D所示)。从图3A 图3D可知，由第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2以及第二子像素S2’所构成的像素结构100可以用来显示4种灰阶O位)。图4为本发明第一实施例的另一种像素结构的示意图。请参照图4，图4中的像素结构IOOa与图1中的像素结构类似，惟二者主要差异之处在于像素结构IOOa中，第一子像素S1、S1，与第二子像素S2、S2，排列成一 OXW子像素阵列，且第一子像素Si、Si，排列于同一列(意即，在列方向上对齐)，而第二子像素S2、S2’排列于同一列，且第一子像素 Si、Si’与第二子像素Si、Si’排列于不同列(意即，在列方向上不对齐)。从图4可知，扫描线SL沿着行方向延伸，而数据线DL沿着行方向延伸。图5A至图5D分别为图4的像素结构在显示灰阶0 灰阶3的示意图。请参照图5A 图5D，当第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2以及第二子像素S2’皆被关闭以显示黑色时，像素结构100显示灰阶0(如图5A所示)。当第一子像素Sl与第一子像素Si，被开启以分别显示黄色与蓝色，且第二子像素 S2与第二子像素S2’被关闭以显示黑色时，像素结构100显示灰阶1 (如图5B所示)。当第二子像素S2与第二子像素S2’被开启以分别显示黄色与蓝色，且第一子像素 Sl与第一子像素Si，被关闭以显示黑色时，像素结构100显示灰阶2 (如图5C所示)。当第一子像素Sl与第二子像素S2被开启以显示黄色，且第一子像素Si’与第二子像素S2’被开启以显示蓝色时，像素结构100显示灰阶3 (如图5D所示)。同样地，由第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2以及第二子像素S2’所构成的像素结构IOOa 可以用来显示4种灰阶0位)。第二实施例图6A与图6B为本发明第二实施例的像素结构的示意图。请参照图6A，在本实施例的像素结构IOOb中，第一子像素S1、S1’在行方向与列方向上不对齐，第二子像素S2、S2’ 在行方向与列方向上亦不对齐，第一子像素Sl与第二子像素S2在列方向上对齐，且第一子像素Si’与第二子像素S2’在列方向上对齐。请参照图6B，在本实施例的像素结构IOOc中，第一子像素Si、Si，在行方向与列方向上不对齐，第二子像素S2、S2’在行方向与列方向上亦不对齐，第一子像素Sl与第二子像素S2在行方向上对齐，且第一子像素Si’与第二子像素S2’在行方向上对齐。承上述，由第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2以及第二子像素S2’所构成的像素结构IOOb以及像素结构IOOc可以用来显示4种灰阶O位)，此外，像素结构 IOOb与像素结构IOOc的驱动方式与第一实施例雷同，故于此不再重述。第三实施例图7为本发明第三实施例的像素结构的示意图。请参照图7，本实施例的像素结构IOOd包括一对彼此面积相同的第一子像素S1、S1’、一对彼此面积相同的第二子像素S2、S2，、一对彼此面积相同的第三子像素S3、S3，、一对彼此面积相同的第四子像素S4、S4，以及电调变光子晶体层PC。各个第二子像素S2、S2’的面积为各个第一子像素Si、Si，的面积的2倍，各个第三子像素S3、S3’的面积为各个第二子像素S2、S2’的面积的2倍，而各个第四子像素S4、S4’的面积为各个第三子像素S3、S3’的面积的2倍，且电调变光子晶体层PC配置于第一子像素Si、Si，、第二子像素S2、S2，、第三子像素S3、S3，以及第四子像素 S4、S4，上。当像素结构100中的第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2、第二子像素 S2，、第三子像素S3、第三子像素S3，、第四子像素S4以及第四子像素S4，都显示红色时，像素结构IOOd可以显示红色。当像素结构100中的第一子像素Si、第一子像素Si’、第二子像素S2、第二子像素S2，、第三子像素S3、第三子像素S3，、第四子像素S4以及第四子像素 S4’都显示绿色时，像素结构IOOd可以显示绿色。当像素结构100中的第一子像素Si、第一子像素Si，、第二子像素S2、第二子像素S2，、第三子像素S3、第三子像素S3，、第四子像素S4以及第四子像素S4’都显示蓝色时，像素结构IOOd可以显示蓝色。此外，当像素结构 100中的第一子像素Si、第二子像素S2、第三子像素S3与第四子像素S4显示黄色，而第一子像素Si，、第二子像素S2，、第三子像素S3与第四子像素S4显示蓝色时，像素结构IOOd 可以显示白色。承上述，本实施例以蓝光与黄光混合成白光为例子进行说明，然而，本实施例不限定像素结构IOOd中的第一子像素Si、第二子像素S2、第三子像素S3与第四子像素S4必须显示黄色，亦不限定第一子像素Si’、第二子像素S2’、第三子像素S3’与第四子像素S4’必须显示蓝色。意即，当第一子像素Si、第二子像素S2、第三子像素S3与第四子像素S4能够显示第一色光(未必是黄色)，而第一子像素Si，、第二子像素S2，、第三子像素S3，与第四子像素S4’能够显示第二色光(未必是蓝色)，且第一色光与第二色光互为补色时，像素结构IOOd便能够顺利地显示白色。为了使像素结构IOOd能够显示出不同阶调的白色，本实施例将各个第二子像素 S2、S2，的面积设计为各个第一子像素S1、S1，的面积的2倍，将各个第三子像素S3、S2，的面积设计为各个第二子像素S2、S2’的面积的2倍，并将各个第四子像素S4、S4’的面积设计为各个第三子像素S3、S3，的面积的2倍。以下将搭配图8A 图8P说明像素结构IOOd 如何显示不同阶调的白色。图8A至图8P分别为图7的像素结构在显示灰阶0 灰阶15的示意图。请参照图8A 图8P，当第一子像素Si、第二子像素S2、第三子像素S3、第四子像素S4、第一子像素 Si，、第二子像素S2，、第三子像素S3，与第四子像素S4’皆被关闭以显示黑色时，像素结构 IOOd显示灰阶0 (如图8A所示)。当第一子像素Sl被开启以显示黄色，第一子像素Si’被开启以显示蓝色，且第二子像素S2、第三子像素S3、第四子像素S4、第二子像素S2，、第三子像素S3’与第四子像素 S4’与被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶1 (如图8B所示)。当第二子像素S2被开启以显示黄色，第二子像素S2’被开启以显示蓝色，且第一子像素Si、第三子像素S3、第四子像素S4、第一子像素Si’、第三子像素S3’与第四子像素 S4’被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶2(如图8C所示)。当第一子像素Si、第二子像素S2被开启以显示黄色，第一子像素Si’、第二子像素
7S2，被开启以显示蓝色，且第三子像素S3、第四子像素S4、第三子像素S3，与第四子像素S4， 被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶3 (如图8D所示)。当第三子像素S3被开启以显示黄色，第三子像素S3，被开启以显示蓝色，且第一子像素Si、第二子像素S2、第四子像素S4、第一子像素Si’、第二子像素S2’与第四子像素 S4’被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶4(如图8E所示)。当第一子像素Si、第三子像素S3被开启以显示黄色，第一子像素Si，、第三子像素 S3’被开启以显示蓝色，且第二子像素S2、第四子像素S4、第二子像素S2’与第四子像素S4’ 被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶5 (如图8F所示)。当第二子像素S2、第三子像素S3被开启以显示黄色，第二子像素S2，、第三子像素 S3’被开启以显示蓝色，且第一子像素Si、第四子像素S4、第一子像素Si’与第四子像素S4’ 被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶6 (如图8G所示)。当第一子像素Si、第二子像素S2、第三子像素S3被开启以显示黄色，第一子像素 Si，、第二子像素S2，、第三子像素S3，被开启以显示蓝色，且第四子像素S4与第四子像素 S4，被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶7(如图8H所示)。当第四子像素S4被开启以显示黄色，第四子像素S4’被开启以显示蓝色，且第一子像素Si、第二子像素S2、第三子像素S3、第一子像素Si，、第二子像素S2’与第三子像素 S3’被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶8 (如图81所示)。当第一子像素Si、第四子像素S4被开启以显示黄色，第一子像素Si，、第四子像素 S4，被开启以显示蓝色，且第二子像素S2、第三子像素S3、第二子像素S2，与第三子像素S3， 被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶9 (如图8J所示)。当第二子像素S2、第四子像素S4被开启以显示黄色，第二子像素S2’、第四子像素 S4，被开启以显示蓝色，且第一子像素Si、第三子像素S3、第一子像素Si，与第三子像素S3， 被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶10(如图8K所示)。当第一子像素Si、第二子像素S2、第四子像素S4被开启以显示黄色，第一子像素 Si，、第二子像素S2，、第四子像素S4，被开启以显示蓝色，且第三子像素S3与第三子像素 S3’被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶11(如图8L所示)。当第三子像素S3、第四子像素S4被开启以显示黄色，第三子像素S3，与第四子像素S4’被开启以显示蓝色，且第一子像素Si、第二子像素S2、第一子像素Si’、第二子像素 S2’被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶12(如图8M所示)。当第一子像素Si、第三子像素S3、第四子像素S4被开启以显示黄色，第一子像素 Si，、第三子像素S3，与第四子像素S4，被开启以显示蓝色，且第二子像素S2、第二子像素 S2’被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶13 (如图8N所示)。当第二子像素S2、第三子像素S3、第四子像素S4被开启以显示黄色，第二子像素 S2，、第三子像素S3，与第四子像素S4，被开启以显示蓝色，且第一子像素Si、第一子像素 Si，被关闭以显示黑色时，像素结构IOOd显示灰阶14(如图80所示)。当第一子像素Si、第二子像素S2、第三子像素S3、第四子像素S4皆被开启以显示黄色，第一子像素Si’、第二子像素S2’、第三子像素S3’与第四子像素S4’皆被开启以显示蓝色时，像素结构IOOd显示灰阶15 (如图8P所示)。从图8A 图8P可知，由第一子像素Si、第二子像素S2、第三子像素S3、第四子像
8素S4、第一子像素Si，、第二子像素S2，、第三子像素S3，与第四子像素S4，所构成的像素结构IOOd可以用来显示16种灰阶G位)。由于本发明通过施加不同电场或磁场的方式以使电调变光子晶体层显示不同颜色，并且通过像素结构中面积不同的多对子像素来达成灰阶显示，因此本发明的具有电调变光子晶体层的像素结构能够显示不同阶调的白色。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种像素结构，其特征在于，包括一对彼此面积相同的第一子像素；一对彼此面积相同的第二子像素，各该第二子像素的面积为各该第一子像素的面积的 2倍；以及一电调变光子晶体层，配置于该对第一子像素以及该对第二子像素上。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该对第一子像素与该对第二子像素排列成一 2X2子像素阵列。
3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，该对第一子像素排列于同一行，而该对第二子像素排列于同一行，且该对第一子像素与该对第二子像素排列于不同行。
4.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，该对第一子像素排列于同一列，而该对第二子像素排列于同一列，且该对第一子像素与该对第二子像素排列于不同列。
5.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，该对第一子像素在行方向与列方向上不对齐，且该对第二子像素在行方向与列方向上不对齐。
6.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，还包括一对彼此面积相同的第三子像素；以及一对彼此面积相同的第四子像素，其中各该第三子像素的面积为各该第二子像素的面积的2倍，各该第四子像素的面积为各该第三子像素的面积的2倍，且该电调变光子晶体层配置于该对第三子像素以及该对第四子像素上。
7.根据权利要求6所述的像素结构，其特征在于，该对第一子像素中的其中一个第一子像素能够显示一第一色光，而该对第一子像素中的另一个第一子像素能够显示一第二色光；该对第二子像素中的其中一个第二子像素能够显示该第一色光，而该对第二子像素中的另一个第二子像素能够显示该第二色光；该对第三子像素中的其中一个第三子像素能够显示该第一色光，而该对第三子像素中的另一个第三子像素能够显示该第二色光；以及该对第四子像素中的其中一个第四子像素能够显示该第一色光，而该对第四子像素中的另一个第四子像素能够显示该第二色光，且该第一色光与该第二色光互为补色。
8.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该对第一子像素中的其中一个第一子像素能够显示一第一色光，而该对第一子像素中的另一个第一子像素能够显示一第二色光；以及该对第二子像素中的其中一个第二子像素能够显示该第一色光，而该对第二子像素中的另一个第二子像素能够显示该第二色光，且该第一色光与该第二色光互为补色。
全文摘要
本发明有关于一种像素结构，其包括一对彼此面积相同的第一子像素、一对彼此面积相同的第二子像素以及一电调变光子晶体层。各个第二子像素的面积为各个第一子像素的面积的2倍，且电调变光子晶体层配置于前述的第一子像素以及第二子像素上。本发明能够显示不同阶调的白色。
文档编号G02F1/19GK102162963SQ20111010372
公开日2011年8月24日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年12月27日
发明者杨玄菱, 林敬桓 申请人:友达光电股份有限公司