像素结构及显示面板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及像素结构及显示面板，像素结构配置于一基板上，包括一资料线、一扫描线、一主动元件、一像素电极、一第一共用电极以及一第二共用电极。扫描线与资料线彼此交叉设置。主动元件与资料线及扫描线电性连接。像素电极与主动元件电性连接，其中像素电极与资料线之间具有一第一投影距离。第一共用电极配置于像素电极上方与像素电极重叠，且第一共用电极具有多个开口，暴露出像素电极。第二共用电极配置于像素电极下方且其投影与像素电极重叠，其中第二共用电极与资料线之间具有一第二投影距离，且第二投影距离小于第一投影距离。采用本发明像素结构的显示面板具有较佳的显示品质，且使得高解析度产品具有较低的功率消耗。
【专利说明】像素结构及显示面板
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种像素结构及显示面板，且特别是有关于一种高解析度的像素结构及包含此像素结构的显示面板。
【背景技术】
[0002]近年来随着光电技术与半导体制造技术的成熟，带动了平面显示器(Flat PanelDisplay)的蓬勃发展。液晶显示器基于其低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等优点已取代传统的阴极射线管显示器，而成为近年来显示器产品的主流。然而，液晶显示器仍存在视角受限的问题。目前，能够达成广视角要求的技术包括了扭转向列型(twisted nematic, TN)液晶加上广视角膜(wideviewing film)、共平面切换式(in-planeswitching, IPS)液晶显示器、边缘电场转换型(Fringe Field Switching, FFS)液晶显示器与多域垂直配向式(Mult1-domain vertically alignment, MVA)液晶显示器等。
[0003]以边缘电场切换式液晶显示器为例，各个像素结构包括一扫描线、一资料线、一主动元件、一像素电极以及一共用电极。主动元件连接于扫描线以及资料线，其中扫描线用以控制主动元件的开启与关闭以将资料线所传递的讯号输入于像素电极中。像素电极与主动元件连接，共用电极连接至一共用电压。一般来说，像素结构中的储存电容主要来自于共用电极与像素电极之间的重合面积。然而，随着像素解析度的提升，单位像素面积逐渐缩小，共用电极与像素电极之间的重合面积亦缩小，导致像素结构的储存电容下降。如此一来，高解析度(Pixel per pitch ;PPI)产品的像素结构会面临馈通电压(V-feed througheffect)过于严重的状况。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种像素结构，具有高解析度以及较大的储存电容，且避免暗态漏光，以及减少资料线讯号转换的功耗。
[0005]本发明提供一种显示面板，具有较佳的显示品质。
[0006]本发明的像素结构配置于一基板上，包括一资料线、一扫描线、一主动元件、一像素电极、一第一共用电极以及一第二共用电极。扫描线与资料线彼此交叉设置。主动元件与资料线及扫描线电性连接。像素电极与主动元件电性连接，其中像素电极与资料线之间具有一第一投影距离。第一共用电极配置于像素电极上方与像素电极重叠，且第一共用电极具有多个开口，暴露出像素电极。第二共用电极配置于像素电极下方且其投影与像素电极重叠，其中第二共用电极与资料线之间具有一第二投影距离，且第二投影距离小于第一投影距离。
[0007]本发明的显不面板包括一第一基板、一第二基板、一显不介质、一资料线、一扫描线、一主动兀件、一像素电极、一第一共用电极以及一第二共用电极。显不介质设置于第一基板与第二基板之间。资料线配置于第一基板上。扫描线配置于第一基板上，与资料线彼此交叉设置。主动元件配置于第一基板上，与资料线及扫描线电性连接。像素电极配置于第一基板上，与主动元件电性连接，其中像素电极与资料线之间具有一第一投影距离。第一共用电极配置于第一基板上，配置于像素电极上方与像素电极重叠，且第一共用电极具有多个开口，暴露出像素电极。第二共用电极配置于第一基板上，配置于像素电极下方且其投影与像素电极重叠，其中第二共用电极与资料线之间具有一第二投影距离，且第二投影距离小于第一投影距离。
[0008]在本发明的一实施例中，上述的第一共用电极未与资料线重叠。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的第一共用电极更包括至少一开口暴露出资料线。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的第一共用电极更包括至少一狭缝暴露出资料线。
[0011]在本发明的一实施例中，更包括一闸极绝缘层，配置于第二共用电极与像素电极之间。
[0012]在本发明的一实施例中，更包括一介电层，配置于第一共用电极与像素电极之间。
[0013]在本发明的一实施例中，上述的第二共用电极的材料包括透明导电材料。
[0014]在本发明的一实施例中，上述的像素电极的材料包括透明导电材料。
[0015]基于上述，在本发明的像素结构及显示面板中，像素电极的上方与下方配置有第一共用电极与第二共用电极，且第二共用电极与资料线之间的第二投影距离小于像素电极与资料线之间的第一投影距离。其中，第二共用电极遮蔽(shield)来自资料线的电场，以避免暗态漏光，且第二共用电极与像素电极之间形成储存电容，以有效地增加像素的储存电容，进而改善馈通电压问题。如此一来，采用此像素结构的显示面板具有较佳的显示品质，且使得高解析度产品具有较低的功率消耗(power consumption)。
[0016]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1A为根据本发明一实施例的一种像素结构的剖面示意图。
[0018]图1B为图1A的一种例示性的俯视示意图，其中图1A对应于图1B的1_1’线。
[0019]图2A为根据本发明一实施例的一种像素结构的剖面示意图。
[0020]图2B为图2A的一种例示性的俯视示意图，其中图2A对应于图2B的1_1’线。
[0021]图3为根据本发明一实施例的一种显示面板的剖面示意图。
[0022]图4A与图4B为根据本发明一实验例的显示面板的一像素结构中的电场强度与电场分布图。
[0023]图5A与图5B为根据比较例的显示面板的一像素结构中的电场强度与电场分布图。
[0024]图6为根据本发明一实验例的显示面板，第二共用电极与资料线之间的第二投影距离d2与漏光程度之间的关系图。
[0025]其中，附图标记
[0026]100:像素结构
[0027]102:基板
[0028]104:闸极绝缘层
[0029]106:介电层
[0030]110:像素电极[0031]120:第一共用电极
[0032]122:开口
[0033]124:狭缝
[0034]130:第二共用电极
[0035]200:显示面板
[0036]220:第二基板
[0037]230:显示介质
[0038]dl:第一投影距离
[0039]d2:第二投影距离
[0040]C:通道
[0041]D:汲极
[0042]G:闸极
[0043]T:主动元件
[0044]S:源极
[0045]BM:遮光图案
[0046]DL:资料线
[0047]SL:扫描线
【具体实施方式】
[0048]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
[0049]图1A为根据本发明一实施例的一种像素结构的剖面示意图，以及图1B为图1A的一种例示性的俯视示意图，其中图1A对应于图1B的1-1’线。请同时参照图1A与图1B，像素结构100配置于一基板102上，包括一资料线DL、一扫描线SL、一主动元件T、一像素电极110、一第一共用电极120以及一第二共用电极130。基板102的材质可为玻璃、石英、有机聚合物、或是不透光/反射材料或是其它可适用的材料，其中不透光/反射材料例如是导电材料、晶圆、陶瓷、或其它可适用的材料。特别说明的是，虽然在本实施例中是以图1B来代表具有图1A所示的剖面结构的像素结构为例，但本发明不限于此，换言之，具有图1A所示的剖面结构的像素结构可以具有图1B以外的其他俯视结构，图1B仅为其中一种例示性实例。
[0050]扫描线SL与资料线DL彼此交叉设置。主动元件T与资料线DL及扫描线SL电性连接。在本实施例中，主动元件T例如是薄膜晶体管，其包括闸极G、通道C、源极S以及汲极D。闸极G与扫描线SL电性连接。通道C例如是位于闸极G的上方。此外，像素结构100更包括闸极绝缘层104，设置于闸极G与通道C之间。源极S以及汲极D例如是位于通道C的上方，且源极S与资料线DL电性连接。再者，像素结构100更包括介电层106，其覆盖主动元件T。通道C材料可以是任何半导体材料，例如是硅半导体材料或是金属氧化物半导体材料，硅半导体材料例如是非晶硅、复晶硅、单晶硅等，金属氧化物半导体材料例如是铟镓锌氧化物(IGZO)、铝锌氧化物(AZO)等，但不限于此。资料线DL以及源极S与汲极D的材料可以是金属材料或其他导电材料或是金属材料与其它导材料的堆叠层，所述导电材料包括合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或其它合适的材料。扫描线SL与闸极G的材料可以是金属材料或其他导电材料或是金属材料与其它导材料的堆迭层，所述导电材料包括合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或其它合适的材料。
[0051]像素电极110与主动元件T电性连接，其中像素电极110与资料线DL之间具有一第一投影距离dl。在本实施例中，像素电极110是与汲极D电性连接。像素电极110例如是配置于闸极绝缘层104上，换言之，像素电极110与资料线DL—同位于闸极绝缘层104上。第一投影距离dl例如为2um?10um_，但不限于此。像素电极110的材料可为透明导电材料，其包括金属氧化物，例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物、或者是上述至少二者的堆叠层。
[0052]第一共用电极120配置于像素电极110上方与像素电极110重叠，且第一共用电极120具有多个开口 122，暴露出像素电极110。在本实施例中，开口 122的形状例如是长条状。在本实施例中，第一共用电极120与资料线DL例如是不重叠，也就是说，第一共用电极120的至少一开口 122的宽度例如是大于或等于资料线DL的宽度，以暴露出整个资料线DL0开口 122的宽度例如为2um?20um，但不限于此。在一实施例中，第一共用电极120也可以是暴露出部分资料线DL，而部分第一共用电极120与部分资料线DL重叠。由于第一共用电极120与资料线DL不重叠或具有较小的重叠面积，因此第一共用电极120与资料线DL之间不形成补偿电容Cdc或者是具有较小的补偿电容Cdc。第一共用电极120的材料可为透明导电材料，其包括金属氧化物，例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物、或者是上述至少二者的堆叠层。此外，第一共用电极120例如是电性连接至共用电压(common voltage)。
[0053]第二共用电极130配置于像素电极110下方且其投影与像素电极110重叠，其中第二共用电极130与资料线DL之间具有一第二投影距离d2，且第二投影距离d2小于第一投影距离dl。也就是说，部分第二共用电极130与像素电极110完全重叠，且第二共用电极130的面积大于像素电极110的面积。在本实施例中，第二共用电极130例如是配置于基板102上，且第二共用电极130的形成例如是在扫描线SL之后以及闸极绝缘层104之前。特别说明的是，第二投影距离d2小于第一投影距离dl，其中第二投影距离d2可以是为小于、等于或大于O的数值。当第二投影距离d2为等于或大于0(如图1A所示)的数值时，第二共用电极130与资料线DL不重叠。然而，在另一实施例中，第二共用电极130也可以与资料线DL重叠，也就是第二投影距离d2小于O。第二共用电极130第二投影距离d2例如为-1至3微米，但不限于此。在本实施例中，第二共用电极130的材料可为透明导电材料，其包括金属氧化物，例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物、或者是上述至少二者的堆叠层。第二共用电极130例如是电性连接至共用电压。
[0054]在本实施例中，闸极绝缘层104例如是更配置于第二共用电极130与像素电极110之间。闸极绝缘层104的材料可为氧化硅、氮化硅或其他合适的材料。介电层106例如是更配置于第一共用电极120与像素电极110之间。介电层106的材料可为氧化硅、氮化硅或其他合适的材料。
[0055]在本实施例中，是以第一共用电极120具有多个开口 122为例，但在另一实施例中，如图2A与图2B所示，第一共用电极120也可以具有多个狭缝124，其中至少一狭缝124暴露出资料线DL。狭缝124的宽度例如为2um?8um，但不限于此。
[0056]在上述实施例中，像素电极110的上方与下方配置有第一共用电极120与第二共用电极130，且第二共用电极130与资料线DL之间的第二投影距离d2小于像素电极110与资料线DL之间的第一投影距离dl。也就是说，第二共用电极130与像素电极110完全重叠且第二共用电极130的尺寸大于像素电极110的尺寸，因此第二共用电极130与像素电极110之间形成储存电容。此外，第二共用电极130与像素电极110之间的储存电容会与第一共用电极120与像素电极110之间的储存电容并连，以有效地增加像素内的储存电容。另一方面，第二共用电极130能作为遮蔽金属(shielding metal)遮蔽来自资料线DL的电场。详细的说，第一共用电极120与资料线DL配置成不重叠或第一共用电极120的开口 122至少暴露出部分资料线DL，能有效地降低第一共用电极120与资料线DL之间的补偿电容Cdc，但此举可能会导致严重漏光现象。然而，在本实施例中，第二共用电极130遮蔽来自资料线DL的电场，能有效地避免暗态漏光。因此，像素结构具有较小的补偿电容Cdc、较小的寄生电容Cpd以及较大的储存电容Cst，且能避免暗态漏光以及降低馈通电压，使得像素结构具有较佳的元件特性。
[0057]图3为根据本发明一实施例的一种显示面板的剖面示意图。请参照图3，显示面板200包括一第一基板102、一第二基板220、一显不介质230、一资料线DL、一扫描线SL、一主动元件T、一像素电极110、一第一共用电极120以及一第二共用电极130。必须说明的是，虽然在图3中仅绘示出显示面板中的其中一个像素结构为例来说明。此领域技术人员应当可以了解，显示面板是由多个阵列排列的像素结构所构成。资料线DL配置于第一基板102上。
[0058]第二基板220设置在第一基板102的对向。第二基板220例如是彩色滤光基板，其包括基板(未绘示)、电极层(未绘示)、彩色滤光图案(未绘示)以及遮光图案(未绘示)。显示介质230设置于第一基板102与第二基板220之间。显示介质230可包括液晶分子、电泳显示介质、或是其它可适用的介质。在本实施例中，显示介质230例如是液晶分子当作范例，但不限于此。再者，液晶分子较佳地以可被水平电场转动或切换的液晶分子或者是可被横向电场转动或切换的液晶分子为范例，但不限于此。换言之，本实施例的显示面板200可以是边缘电场转换型液晶显示器或其他液晶显示器。
[0059]扫描线SL配置于第一基板102上，与资料线DL彼此交叉设置。主动元件T配置于第一基板102上，与资料线DL及扫描线SL电性连接。像素电极110配置于第一基板102上，与主动元件T电性连接，其中像素电极110与资料线DL之间具有一第一投影距离dl。第一共用电极120配置于第一基板102上，配置于像素电极110上方与像素电极110重叠，且第一共用电极120具有多个开口 122，暴露出像素电极110。第二共用电极130配置于第一基板102上，配置于像素电极110下方且其投影与像素电极110重叠，其中第二共用电极130与资料线DL之间具有一第二投影距离d2，且第二投影距离d2小于第一投影距离dl。其中，资料线DL、扫描线SL、主动元件T、像素电极110、第一共用电极120以及第二共用电极130的配置方式与材料可以参照前一实施例中所述，于此不赘述。再者，图3中是以第一共用电极120具有开口 122为例，但第一共用电极120也可以具有如图2A与图2B所示的狭缝124。[0060]一般来说，随着单位像素面积逐渐缩小，像素结构会因储存电容下降而面临馈通电压过大的状况。此外，遮光图案的尺寸亦会随着像素面积逐渐缩小，导致漏光的情况可能较为严重。然而，在本实施例的显示面板200的像素结构中，第二共用电极130遮蔽来自资料线DL的电场，能有效地避免漏光现象。此外，第一共用电极120与资料线DL之间具有降低的补偿电容Cdc，资料线DL与像素电极110之间具有降低的寄生电容Cpd，以及第二共用电极130与像素电极110之间的储存电容会与第一共用电极120与像素电极110之间的储存电容并连，以有效地增加像素内的储存电容。如此一来，可以有效地降低像素结构的馈通电压，以及避免暗态漏光。因此，显示面板能具有较佳的显示品质、较高的解析度以及较低的功率消耗。
[0061]接下来将以实验例来说明本发明的显示面板具有避免漏光的功效。图4A与图4B为根据本发明一实验例的显示面板的一像素结构中的电场强度与电场分布图，以及图5A与图5B为根据比较例的显示面板的一像素结构中的电场强度与电场分布图，其中为了方便理解，于图4B与图5B中绘示出所对应的像素结构以及遮光图案(BM)的相对位置，像素结构可以参照前文实施例，于此不赘述。在实验例中，第二共用电极130与资料线DL之间的第二投影距离d2小于像素电极110与资料线DL之间的第一投影距离dl，而在比较例中，第二共用电极130与资料线DL之间的第二投影距离d2大于像素电极110与资料线DL之间的第一投影距离dl，其中资料线DL的讯号强度为8V。由图4A至图5B可知，相较于比较例具有较宽的电场以及导致漏光面积增加，实验例具有较窄的电场以及降低的漏光面积。也就是说，为了要降低漏光面积，比较例所示的显示面板必须增加遮光图案的面积，如此导致像素结构的开口率降低。然而，在本发明的实验例的像素结构中，第二共用电极可以有效地遮蔽来自资料线的电场，以达到避免漏光的目的。因此，本发明的实验例的像素结构可以具有较高的开口率。
[0062]图6为根据本发明一实验例的显示面板，第二共用电极与资料线之间的第二投影距离d2与漏光程度之间的关系图。由图6可知，以遮光图案的宽度为8μπι为例，在第二投影距离d2小于第一投影距离dl的条件下，当第二投影距离d2为-1 μ m至3 μ m，第二共用电极的设置确实可以大幅降低漏光情况的发生。
[0063]综上所述，在本发明的像素结构及显示面板中，像素电极的上方与下方配置有第一共用电极与第二共用电极，且第二共用电极与资料线之间的第二投影距离小于像素电极与资料线之间的第一投影距离。第二共用电极遮蔽来自资料线的电场，能有效地避免暗态漏光。此外，第二共用电极与像素电极之间形成储存电容，能有效地增加像素的储存电容，进而降低像素结构的馈通电压。因此，采用此像素结构的显示面板具有较佳的显示品质，且使得高解析度产品具有较低的功率消耗。
[0064]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】
1.一种像素结构，配置于一基板上，其特征在于，包括: 一资料线； 一扫描线，与该资料线彼此交叉设置； 一主动元件，与该资料线及该扫描线电性连接； 一像素电极，与该主动元件电性连接，其中该像素电极与该资料线之间具有一第一投影距离； 一第一共用电极，配置于该像素电极上方与该像素电极重叠，且该第一共用电极具有多个开口，暴露出该像素电极；以及 一第二共用电极，配置于该像素电极下方且其投影与该像素电极重叠，其中该第二共用电极与该资料线之间具有一第二投影距离，且该第二投影距离小于该第一投影距离。
2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一共用电极未与该资料线重叠。
3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一共用电极更包括至少一开口暴露出该资料线。
4.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第一共用电极更包括至少一狭缝暴露出该资料线。
5.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包括一闸极绝缘层，配置于该第二共用电极与该像素电极之间。
6.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，更包括一介电层，配置于该第一共用电极与该像素电极之间。
7.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该第二共用电极的材料包括透明导电材料。
8.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，该像素电极的材料包括透明导电材料。
9.一种显示面板，其特征在于，包括: 一第一基板； 一第二基板； 一显不介质，设置于该第一基板与该第二基板之间； 一资料线，配置于该第一基板上； 一扫描线，配置于该第一基板上，与该资料线彼此交叉设置； 一主动元件，配置于该第一基板上，与该资料线及该扫描线电性连接； 一像素电极，配置于该第一基板上，与该主动元件电性连接，其中该像素电极与该资料线之间具有一第一投影距离； 一第一共用电极，配置于该第一基板上，配置于该像素电极上方与该像素电极重叠，且该第一共用电极具有多个开口，暴露出该像素电极；以及 一第二共用电极，配置于该第一基板上，配置于该像素电极下方且其投影与该像素电极重叠，其中该第二共用电极与该资料线之间具有一第二投影距离，且该第二投影距离小于该第一投影距离。
【文档编号】G02F1/1333GK103488001SQ201310334717
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年6月20日
【发明者】张琬珩, 郑孝威, 范姜士权 申请人:友达光电股份有限公司