专利名称：显示面板及其配向方法与操作方法以及彩色滤光基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示面板及其配向方法与操作方法，且特别是有关于一种采用聚 合物稳定配向(Ploymer Stabilized Alignment, PSA)技术的显示面板及其配向方法与操 作方法。
背景技术：
在显示器的发展上，随着光电技术与半导体制造技术的进步，具有高画质、空间利 用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的液晶显示器已逐渐成为市场的主流。
液晶显示器包括了背光模块以及液晶显示面板，而传统液晶显示面板是由两基板 以及填于两基板之间的一液晶层所构成。 一般而言，在液晶显示面板的制造过程中，都会 在两基板上形成配向膜，以使液晶分子具有特定的排列。公知形成配向膜的方法是先涂布 配向材料之后，再对配向材料进行配向工艺。而配向工艺可以分成接触式配向工艺以及非 接触式配向工艺。虽然非接触式配向工艺可解决接触式磨擦配向产生的静电问题及粒子 (particle)污染等问题，但是其往往会发生配向表面的锚定能不足的问题。而如果配向表 面的锚定能不足，将往往导致液晶显示面板的显示品质不佳。 为解决上述问题，目前已提出 一 种聚合物稳定配向(Ploymer StabilizedAlignment， PSA)的技术。此技术乃是在液晶材料中掺入适当浓度的单体化 合物(monomer)并且震荡均匀。接着，将混合后的液晶材料置于加热器上加温到达等向 性(Isotropy)状态。然后，当液晶混合物降温25t:室温时，液晶混合物会回到向列型 (nematic)状态。此时将液晶混合物注入至液晶盒并施予电压。当施加电压使液晶分子排 列稳定时，则使用紫外光或加热的方式让单体化合物进行聚合反应以成聚合物层，由此达 到稳定配向的目的。 —般来说，在PSA的液晶显示面板中，会在像素结构的像素电极中形成配向狭缝， 以使液晶分子产生特定的配向方向。而像素电极中的配向狭缝越多虽可以越加精确控制液 晶分子的配向，但配向狭缝所占面积越多也同时会增加显示不均匀(mura)现象，这是主要 因为配向狭缝的光刻刻蚀程序造成狭缝宽度不一致所导致。更详细来说，在配向狭缝的光 刻刻蚀程序中，在曝光装置的光学镜组之间的交界处往往会因为该处的曝光条件与非交界 处的曝光条件不完全一致，因此导致该处的狭缝宽度与其他狭缝宽度不一致。因而造成显 示面板在这两处的亮度不同，而导致显示不均匀(mura)问题。
发明内容
本发明提供一种显示面板以及可用于此显示面板的彩色滤光基板，其可以减少传 统使用PSA技术的显示面板因在像素电极中所形成的配向狭缝宽度不一致而导致显示不 均匀的问题。 本发明提供一种显示面板的配向方法，其有别于传统的PSA配向方法。 本发明提供一种显示面板的操作方法，其相较于传统使用PSA技术的显示面板具有较佳的穿透率。 本发明提出一种显示面板，其包括第一基板、第二基板以及液晶层。第一基板包括 设置有多个像素结构。第二基板位于第一基板的对向，其中第二基板包括设置有电极层以 及位于电极层上方的图案化电极层，且电极层与图案化电极层之间彼此电性绝缘。液晶层 位于第一基板与第二基板之间。 本发明提出一种显示面板的配向方法，其首先提供如上所述的显示面板。接着，对 第二基板的图案化电极层施予配向电压，并且使第二基板的电极层处于浮置状态，以使液 晶层的液晶具有预倾角。 本发明提出一种显示面板的操作方法，其首先提供如上所述的显示面板。接着，对
第二基板的电极层施予共同电压，并且使第二基板的图案化电极层处于浮置状态。
本发明提出一种彩色滤光基板，其包括基板；彩色滤光层，位于基板上；电极层，
位于彩色滤光层上；以及图案化电极层，位于电极层上，其中图案化电极层与电极层之间彼
此电性绝缘。 基于上述，由于本发明在显示面板的第二基板上设置电极层以及电极图案层，且
电极层与电极图案层之间彼此电性绝缘。当在进行PSA技术的熟化程序时，同时对图案
化电极层施予配向电压并且使电极层处于浮置状态，如此便可以达到对液晶产生配向的效
果。而在进行显示面板的操作程序时，是对电极层施予共同电压并且使图案化电极层处于
浮置状态便可以对液晶进行正常的显示操作。而此种面板设计及所搭配的配向方法与操作
方法不但可以使液晶面板达到与传统使用PSA技术的显示面板相同的配向效果且不影响
其正常的显示操作，且还可提高显示面板的穿透率并且避免传统使用PSA计数的显示面板
中因于像素电极中形成的配向狭缝会有宽度不一致而导致显示不均匀的问题。 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图
作详细说明如下。
图1是根据本发明实施例的显示面板的剖面示意图；图2A是图1的像素阵列层的俯视示意图；图2B是图1的第二基板的俯视示意图；图3是根据本发明实施例的像素阵列层中的一个像素结构的俯视示意图；图4是根据本发明实施例的在一个单元区域内的图案化电极层的俯视示意5是根据本发明实施例的在一个单元区域内的电极层的俯视示意图；图6是根据本发明另一实施例的显示面板的剖面示意图；图7为根据本发明一实施例的显示面板的配向方法的示意图；图8A及图8B为根据本发明的实施例的显示面板的操作方法的示意图。其中，附图标记100 :第一基板102 :像素阵列层110:第二基板 112:电极层114:绝缘层 116:图案化电极层120 :彩色滤光层150 :显示介质
160 :彩色滤光基板SL :扫描线DL :数据线T :主动元件G:栅极S :源极D :漏极CH :通道层P:像素电极C1、C2 :接触窗Ul :像素结构U2 :单元区域202 :电容电极线204 :上电极图案205 :遮蔽线302 :透光区304 :遮光区310 :主狭缝310a :水平延伸狭缝310b :垂直延伸狭缝312 :分支狭缝Va :配向电压Vc :共同电压
具体实施例方式
图1是根据本发明一实施例的显示面板的剖面示意图。请先参照图l，本实施例的 显示面板包括第一基板100、第二基板110以及位于第一基板100与第二基板110之间的液 晶层150。 第一基板100的材质可为玻璃、石英、有机聚合物或是金属等等。第一基板100上 包括设置有像素阵列层102，所述像素阵列层102如图2A所示，其是由多个像素结构Ul所 构成，每一像素结构Ul的布局如图3所示。更详细而言，请同时参照图1、图2A及图3，像 素阵列层102的每一像素结构Ul包括扫描线SL以及数据线DL、主动元件T、储存电容电极 线202、上电极图案204以及像素电极P。 扫描线SL及数据线DL位于第一基板上100。扫描线SL与数据线DL的延伸方向 不相同。此外，扫描线SL以及数据线DL是位于不相同的膜层，且两者之间夹有绝缘层。扫 描线SL与数据线DL主要用来传递驱动此像素结构的驱动信号。 主动元件T是与扫描线SL以及数据线DL电性连接。在此，主动元件T例如是薄 膜晶体管，其包括栅极G、通道层CH、源极S以及漏极D。栅极G与扫描线SL电性连接，源极 S与数据线DL电性连接，通道层CH位于栅极的上方并且位于源极S与漏极D的下方。本实 施例的主动元件T是以底部栅极型薄膜晶体管为例来说明，但本发明不限于此。在其他的 实施例中，主动元件T也可以是顶部栅极型薄膜晶体管。 储存电容电极线202是位于第一基板100上。储存电容电极线202的延伸方向与 扫描线SL平行。在本实施例中，储存电容电极线202可以与扫描线SL同时形成，因此储存 电容电极线202与扫描线SL属于同一膜层。根据本发明的实施例，各像素结构中的电容电 极线202是电性连接至共同电压。 上电极图案204位于储存电容电极线202的上方。更详细而言，上电极图案204 与电容电极线202之间两者重叠设置，且两者之间夹有绝缘层(未绘示)用以使上电极图 案204与储存电容电极线202两者电性隔离。在本实施例中，上电极图案204是在形成数 据线DL时同时形成，因此上电极图案204与数据线DL是属于同一膜层。
根据本发明的实施例，在此像素结构Ul中，更包括遮蔽线205。遮蔽线205与数据线DL平行设置，且位于像素结构U1的中间位置。在本实施例中，遮蔽线205是与数据线 DL以及上电极图案204同时形成，因此遮蔽线205可以直接与上电极图案204连接在一起。 但本发明不限于此，在另一实施例中，遮蔽线205也可以不与上电极图案204相连。值得一 提的是，遮蔽线205主要的作用为使位于遮蔽线205上方的液晶分子的倾倒而产生的显示 现象不会被人眼看到。因此，设计遮蔽线205可以使液晶显示面板具有较佳的显示品质，但 本发明不限制一定要使用遮蔽线。换言之，在其他的实施例中，亦可以省略遮蔽线205的制 作。 像素电极P与主动元件T电性连接。在本实施例中，像素电极P是与主动元件T 的漏极D电性连接。更详细而言，在像素电极P与主动元件T的漏极D两者重叠之处更包 括设置有接触窗C1，以使像素电极P与漏极D电性连接。另外，像素电极P覆盖住电容电极 线202以及上电极图案204，像素电极P与上电极图案204之间夹有绝缘层(未绘示)。另 外，在像素电极P与上电极图案204的之间形成有接触窗C2，以使像素电极P与上电极图案 204电性连接。换言之，通过接触窗C2可使像素电极P与上电极图案204共电位。另外，通 过上电极图案204与电容电极线202之间的电性耦合关系便可以将像素电极P的电荷储存 于此处，如此便可构成像素结构U1的储存电容器。值得一提的是，在像素结构U1的像素电 极P上未设置有配向图案(配向凸起或配向狭缝)。 请再参照图l，第二基板110的材质可为玻璃、石英或有机聚合物等等。第二基板 110上包括设置有电极层112以及图案化电极层116，其中电极层112与图案化电极层116 彼此电性绝缘。在本实施例中，电极层112为透明导电层，其材质包括金属氧化物，例如是 铟锡氧化物或者是铟锌氧化物。电极层112是全面地覆盖于第二基板110上。另外，图案化 电极层116亦为透明导电材质，其可为金属氧化物，例如是铟锡氧化物或者是铟锌氧化物。 由于图案化电极层116是图案化膜层，因此并非全面地覆盖于第二基板110上。在本实施 例中，在电极层112与图案化电极层116之间更包括设置绝缘层114，其用以使电极层112 与图案化电极层116之间电性绝缘。 根据本发明的一较佳实施例，第二基板110上亦可区分为多个单元区域U2，如图 2B所示，其中每一单元区域U2是对应第一基板100上的像素阵列层102的一个像素结构 Ul设置。更详细来说，第二基板110具有透光区302以及遮光区304，遮光区304围绕在透 光区302的周围，因此每一透光区302又可称为单元区域U2。 在本实施例中，位于第二基板上的图案化电极层116的图案是对应一个单元区域 U2来设计。图4为根据本发明实施例的在一个单元区域U2内的图案化电极层116的俯视 图，图5为根据本发明实施例的在一个单元区域U2内的电极层112的俯视图。请同时参照 图4及图5，图5所绘示的电极层112为完整且没有图案化的电极层，而图4所绘示的图案 化电极层116具有许多狭缝图案形成在其中。更详细而言，图案化电极层116具有主狭缝 310以及与主狭缝310连接的多个分支狭缝312。而且分支狭缝312是自主狭缝310往四 个方向延伸。换言之，分支狭缝312是由主狭缝310往四周延伸至单元区域U2的边缘处。
此外，在本实施例中，所述主狭缝310包括水平延伸狭缝310a以及垂直延伸狭缝 310b。在此，图案化电极层116中的水平延伸狭缝310a是与第一基板100上的像素结构Ul 内的电容电极线202(如图3所示)重叠设置。此外，图案化电极层116中的垂直延伸狭缝 310b是与第一基板100上的像素结构Ul内的遮蔽线205(如图3所示)重叠设置。因此水平延伸狭缝310a与垂直延伸狭缝310b在单元区域U2内大致成十字形。
请再回到图l，为于第一基板100与第二基板110之间的液晶层150包括液晶分 子。由于本实施例的显示面板为使用PSA技术的显示面板，因此在液晶层150中除了液晶 分子之外，还包括单体化合物。换言之，在此显示面板尚未进行单体化合物的熟化程序时， 液晶层150中包含有液晶分子以及单体化合物。当此显示面板于进行单体化合物的熟化程 序时，单体化合物会进行聚合反应而于像素阵列层102以及图案化电极层116的表面形成 聚合物薄膜，因此当此显示面板于进行单体化合物的熟化程序之后，液晶层150主要为液 晶分子。 在上述的实施例中，第二基板110上主要包括电极层112以及图案化电极层116。 但，根据本发明的另一实施例，第二基板110上可更包括设置有彩色滤光层120，如图6所 示，彩色滤光层120包括红、绿、蓝色滤光图案(未绘示)，其设置于图2B所示的透光区302 中。此外，另外，彩色滤光层120还可包括遮光图案层(未绘示)，其又可称为黑矩阵，其设 置于红、绿、蓝色滤光图案之间，也就是设置在图2B所示的遮光区304中。
承上所述，在图6的实施例中，第二基板110以及形成于其上的膜层即构成所谓的 彩色滤光基板160，其包括基板110、彩色滤光层120、电极层112以及图案化电极层116。彩 色滤光层120位于基板110上。电极层112位于彩色滤光层120上，图案化电极层116位 于电极层112上，其中图案化电极层116与电极层112之间彼此电性绝缘。在较佳实施例 中，图案化电极层116与电极层112之间具有绝缘层114，以使图案化电极层116与电极层 112彼此电性绝缘。 在图6的实施例中，彩色滤光层120是设置于第二基板110以及电极层112之间。 然而，本发明不限于此。根据本发明的其他实施例，上述的彩色滤光层也可以设置在第一 基板100的像素阵列层102中，以使像素阵列层102构成所谓的彩色滤光于阵列上的结构 (color filter on array， COA)。 图7为根据本发明实施例的显示面板的配向方法的示意图。图7的实施例是以图1 的实施例所述的显示面板为例来说明，但本发明的配向方法不限于仅能用于图1所示的显 示面板，其也可以应用在其他实施例的显示面板中，例如是图6所示的实施例的显示面板。 请参照图7，本实施例的显示面板的配向方法包括对第二基板110上的图案化电极层116施 予一配向电压Va，并且使第二基板110上的电极层112处于浮置状态，以使液晶层150中的 液晶分子具有预倾角。 更详细而言，当在进行PSA技术的熟化程序(curing)时，同时对第二基板110上 的图案化电极层116施予配向电压Va，并且使第二基板110上的电极层112处于浮置状态。 在本实施例中，在对第二基板110上的图案化电极层116施予配向电压Va并且使第二基板 110上的电极层112处于浮置状态的时候，更包括使第一基板100的像素阵列层102中的像 素电极接地。此时，液晶层150中的液晶分子因为图案化电极层116的配向电压Va的作用 而产生预定的配向效果，且同时液晶层150中的单体化合物也会同时进行聚合反应而形成 聚合物薄膜。因此，当完成PSA技术的熟化程序之后，便可以对液晶层150中的液晶分子达 到预定的配向效果。 图8A为根据本发明实施例的显示面板的配向方法的示意图。图8A的实施例是以 图1的实施例所述的显示面板为例来说明，但本发明的配向方法不限于仅能用于图1所示
8的显示面板，其也可以应用在其他实施例的显示面板中，例如是图6所示的实施例的显示面板。请参照图8A，本实施例的显示面板的操作方法包括对第二基板110上的电极层112施予共同电压Vc，并且使第二基板110上的图案化电极层116处于浮置状态。在此时，第一基板IOO上的像素阵列层102中的各像素结构将根据其驱动信号的作用而使各像素结构上方的液晶层产生特定的扭转行为，以使显示面板产生特定的影像显示。
在本实施例的显示面板中，虽然在电极层112上设置有图案化电极层116，但其在进行显示操作时，主要是对电极层112施予电压。因此液晶层150中的液晶分子是根据电极层116与像素阵列层102之间的电场而产生特定的扭转行为。换言之，图案化电极层116不会影响显示面板的正常的显示操作。另外，由于像素阵列层102中的像素电极中并未形成有任何配向图案，因此，此显示面板相较于传统使用PSA技术的显示面板具有更佳的透光率(例如可增加9%的透光率)。再者，由于像素阵列层102中的像素电极中并未形成有任何配向图案，因此可以避免传统使用PSA技术的显示面板中因于像素电极中形成的配向狭缝会有宽度不一致而导致显示不均匀的问题。 图8B为根据本发明一实施例的显示面板的配向方法的示意图。图8B的实施例是以图1的实施例所述的显示面板为例来说明，但本发明的配向方法不限于仅能用于图1所示的显示面板，其也可以应用在其他实施例中的显示面板，例如是图6所示的实施例的显示面板。请参照图8B，本实施例的显示面板的操作方法包括对第二基板110上的电极层112以及图案化电极层116同时施予共同电压Vc。在此时，第一基板100上的像素阵列层102中的各像素结构将根据其驱动信号的作用而使各像素结构上方的液晶层产生特定的扭转行为，以使显示面板产生特定的影像显示。 类似地，虽然在电极层112上设置有图案化电极层116，但其在进行显示操作时，是对电极层112及图案化电极层116同时施予电压。因此液晶层150中的液晶分子是根据电极层116/电极层112与像素阵列层102之间的电场而产生特定的扭转行为。换言之，图案化电极层116不会影响使显示面板的正常的显示操作。另外，由于像素阵列层102中的像素电极中并未形成有任何配向图案，因此，此显示面板相较于传统使用PSA技术的显示面板具有更佳的透光率。再者，由于像素阵列层102中的像素电极中并未形成有任何配向图案，因此可以避免传统使用PSA技术的显示面板中因于像素电极中形成的配向狭缝会有宽度不一致而导致显示不均匀的问题。 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种显示面板，其特征在于，包括一第一基板，该第一基板包括设置有多个像素结构；一第二基板，位于该第一基板的对向，其中该第二基板包括设置有一电极层以及位于该电极层上方的一图案化电极层，且该电极层与该图案化电极层之间彼此电性绝缘；以及一液晶层，位于该第一基板与该第二基板之间。
2. 根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该第二基板更包括一绝缘层，位于该 电极层与该图案化电极层之间。
3. 根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该第二基板的该图案化电极层对应 该第一基板的每一像素结构具有一单元区域，且每一单元区域内的该图案化电极层具有一 主狭缝以及与该主狭缝连接的多个分支狭缝。
4. 根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，这些分支狭缝自该主狭缝往四个方 向延伸。
5. 根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，该主狭缝包括一水平延伸狭缝以及 一垂直延伸狭缝。
6. 根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，该第一基板的每一像素结构包括 一扫描线以及一数据线；一主动元件，其与该扫描线以及该数据线电性连接； 一像素电极，其与该主动元件电性连接； 一电容电极线，位于该像素电极的下方；以及 一上电极图案，位于该电容电极线与该像素电极之间。
7. 根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，该主狭缝的该水平延伸狭缝与该电 容电极线重叠设置。
8. 根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，该像素结构更包括一遮蔽线，且该遮 蔽线与该主狭缝的该垂直延伸狭缝重叠设置。
9. 根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，该像素电极上未设置有配向图案。
10. 根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，更包括一彩色滤光层，设置于该第 一基板或该第二基板上。
11. 根据权利要求io所述的显示面板，其特征在于，该彩色滤光层位于该第二基板之该电极层的下方。
12. —种显示面板的配向方法，其特征在于，包括 提供一显示面板，其如权利要求1所述；以及对该第二基板的该图案化电极层施予一配向电压，并且使该第二基板的该电极层处于 浮置状态，以使该液晶层的液晶具有一预倾角。
13. 根据权利要求12所述的显示面板的配向方法，其特征在于，该第一基板上的每一 像素结构具有一像素电极，且当对该第二基板的该图案化电极层施予该配向电压并且使该 第二基板的该电极层处于浮置状态时，更包括使该第一基板的这些像素电极接地。
14. 一种显示面板的操作方法，其特征在于，包括 提供一显示面板，其如权利要求1所述；以及对该第二基板的该电极层施予一共同电压，并且使该第二基板的该图案化电极层处于浮置状态。
15. 根据权利要求14所述的显示面板的操作方法，其特征在于，在对该第二基板的该 电极层施予该共同电压时，更包括同时对该第二基板的该图案化电极层施予该共同电压。
16. —种彩色滤光基板，其特征在于，包括 一基板；一彩色滤光层，位于该基板上； 一电极层，位于该彩色滤光层上；以及一图案化电极层，位于该电极层上，其中该图案化电极层与该电极层之间彼此电性绝缘。
17. 根据权利要求16所述的彩色滤光基板，其特征在于，更包括一绝缘层，位于该电极 层与该图案化电极层之间。
18. 根据权利要求16所述的彩色滤光基板，其特征在于，该基板具有多个单元区域，且 每一单元区域内的该图案化电极层具有一主狭缝以及与该主狭缝连接的多个分支狭缝。
19. 根据权利要求18所述的彩色滤光基板，其特征在于，这些分支狭缝自该主狭缝往 四个方向延伸。
20. 根据权利要求18所述的彩色滤光基板，其特征在于，该主狭缝包括一水平延伸狭 缝以及一垂直延伸狭缝。
全文摘要
本发明公开一种显示面板，其包括第一基板、第二基板以及液晶层。第一基板包括设置有多个像素结构。第二基板位于第一基板的对向，其中第二基板包括设置有电极层以及位于电极层上方的图案化电极层，且电极层与图案化电极层之间彼此电性绝缘。液晶层位于第一基板与第二基板之间。本发明亦公开该显示面板的配向方法与操作方法以及一种彩色滤光基板。
文档编号G02F1/1335GK101738808SQ20101000290
公开日2010年6月16日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者曹正翰, 詹德威, 邱钟毅 申请人:友达光电股份有限公司