CN102279495A

CN102279495A - 画素结构

Info

Publication number: CN102279495A
Application number: CN2011102227656A
Authority: CN
Inventors: 庄咏然; 林敬桓; 刘竹育
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: US20120162157A1; CN102279495B; US8654295B2; TW201227122A; TWI435153B

Abstract

一种画素结构，包括一扫描线、一第一数据线、一第二数据线、一第一主动组件、一第二主动组件、一第一画素电极、一第二画素电极、一共享线以及一第一电容上电极。第一数据线与第二数据线相交于扫描线。共享线平行于扫描线。第一画素电极通过第一主动组件电性连接第一数据线。第二画素电极通过第二主动组件电性连接第二数据线。第一画素电极的一第一电压与第二画素电极的一第二电压之差构成一驱动电场以驱动一显示介质。第一电容上电极电性连接第一画素电极并位在共享线上方以构成一第一储存电容。

Description

画素结构

【技术领域】

本发明是有关于一种画素结构，且特别是有关于一种有助于提供大驱动电场的画素结构。

【背景技术】

随着显示科技的蓬勃发展，消费大众对于显示器显像质量的要求越来越高。消费大众除了对显示器的分辨率(resolution)、对比(contrastratio)、视角(viewing angle)、灰阶反转(grey level inversion)、色饱和度(color saturation)的规格有所要求外，对显示器的反应时间(response time)的规格要求亦日渐提高。

为了因应消费大众的需求，显示器相关业者纷纷投入具有快速应答特性的蓝相(blue phase)液晶显示器的开发。以正型蓝相(blue phase)液晶材料为例，其需要一横向电场来进行操作以使其具有光阀的功能。目前已经有人采用共面转换IPS(In-Plane Switching)显示面板或是边缘电场切换FFS(Fringe Field Switching)显示面板的电极设计来驱动蓝相(blue phase)液晶显示器中的正型蓝相液晶分子。

然而，蓝相液晶分子需要以较大的驱动电压加以驱动才能显示灰阶变化。以目前共面转换IPS(In-Plane Switching)显示面板或是边缘电场切换FFS(Fringe Field Switching)显示面板所使用的驱动芯片而言，其所能承受压差仅约10福特。为了实现正负极性的驱动，实际作用在蓝相液晶分子上的压差无法大于10伏特，而不容易有效地驱动蓝相液晶分子。因此，往往需要开发或是购买新的驱动芯片，而造成成本的提高。

【发明内容】

本发明提供一种画素结构，可以形成较大的驱动电场以利于驱动显示介质。

本发明提出一种画素结构，用以驱动一显示介质。画素结构包括一扫描线、一第一数据线、一第二数据线、一第一主动组件、一第二主动组件、一第一画素电极、一第二画素电极、一共享线以及一第一电容上电极。第一数据线与扫描线相交。第二数据线与扫描线相交。第一主动组件电性连接第一数据线。第二主动组件电性连接第二数据线。第一画素电极电性连接于第一主动组件。第二画素电极电性连接于第二主动组件。第一画素电极以及第二画素电极位于第一数据线以及第二数据线之间，且第一画素电极的一第一电压与第二画素电极的一第二电压之差构成一驱动电场以驱动显示介质。共享线平行于扫描线。第一电容上电极系电性连接第一画素电极，且其位在共享线上方以构成一第一储存电容。

基于上述，本发明的画素结构可以利用第一画素电极的第一电压与第二画素电极的第二电压来构成驱动显示介质的驱动电场。驱动电场的大小实质上可以等于驱动芯片所能承受的最大压差。因此，画素结构可以具有增强的驱动电场以利于驱动各式显示介质。特别是，当显示介质所需的驱动电场较大时，不需改变驱动芯片的规格，就可采用本发明的画素结构来驱动显示介质。

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，并配合所附图式作详细说明如下。

【附图说明】

图1绘示为本发明第一实施例的画素结构示意图。

图2为沿图1的剖线A-A’所绘示的剖面示意图。

图3绘示为本发明第二实施例的画素结构的上视示意图。

图4绘示为本发明第三实施例的画素结构的上视示意图。

图5绘示为本发明第四实施例的画素结构上视示意图。

【主要组件符号说明】

10：基板

100、200、300、400：画素结构

110：扫描线

120、320：第一数据线

130、330：第二数据线

140：第一主动组件

150：第二主动组件

160、360、460：第一画素电极

162、362、462：第一条状部

170、370、470：第二画素电极

172、372、472：第二条状部

180、380、480：共享线

192：第一电容上电极

194：第二电容上电极

282、382、482：第一分支

284、384、484：第二分支

464：第一纵向连接部

466、468：第一横向连接部

474：第二纵向连接部

476：第二横向连接部

486：横向分支

A-A’：剖线

C1：第一储存电容

C2：第二储存电容

D1：第一方向

D2：第二方向

I、II：配向区

I1、I2：绝缘层

W1：第一接触窗

W2：第二接触窗

【具体实施方式】

图1绘示为本发明第一实施例的画素结构示意图。请参照图1，画素结构100包括一扫描线110、一第一数据线120、一第二数据线130、一第一主动组件140、一第二主动组件150、一第一画素电极160、一第二画素电极170以及一共享线180。第一数据线120与扫描线110相交。第二数据线130与扫描线110相交。扫描线110用以驱动第一主动组件140以及第二主动组件150。第一主动组件140电性连接第一数据线120，而第二主动组件150电性连接第二数据线130。第一画素电极160以及第二画素电极170位于第一数据线120以及第二数据线130之间。此外，第一画素电极160电性连接于第一主动组件140，而第二画素电极170电性连接于第二主动组件150。共享线180平行于扫描线110。

在本实施例中，第一画素电极160例如包括多个第一条状部162，而第二画素电极170包括多个第二条状部172，且第一条状部162与第二条状部172彼此交替排列。任两条相邻的第一条状部162之间设置有一条第二条状部172，而相似地，任两条相邻的第二条状部172之间设置有一条第一条状部162。也就是说，第一画素电极160与第二画素电极170分别由梳状的图案所构成，而形成IPS显示画素的配置方式。

具体来说，画素结构100例如可以配置于显示面板(未绘示)中以用来驱动显示面板的一显示介质。画素结构100进行显示时，第一画素电极160与第二画素电极170可分别地接收第一数据线120以及第二数据线130所传送的电压。此时，第一画素电极160例如具有一第一电压，而第二画素电极170例如具有一第二电压，其中第一电压与第二电压之差即可构成驱动显示介质的驱动电场。

由于第一数据线120与第二数据线130可以连接至相同的驱动芯片，第一电压与第二电压可以分别落在驱动芯片所能输出的最大电压值以及最小电压值的范围。因此，第一电压与第二电压之差所呈现的最大值实质上等于驱动芯片可承受的最大压差。举例而言，驱动芯片所能输出的电压落在0～10伏特时，第一电压与第二电压之差所呈现的最大值可以为10伏特。驱动芯片所能输出最大的电压大于10伏特时，第一电压与第二电压之差更可以大于10伏特。也就是说，第一画素电极160与第二画素电极170所构成的驱动电场大小可以大于10伏特。

相较之下，现有设计的IPS显示画素中，第一画素电极160与第二画素电极170其中一者接受一共享电压，而另一者接受驱动芯片所输出的电压。因此，共享电压设定为5福特，且驱动芯片所能输出的电压落在0～10伏特时，为了以正负极性交替驱动显示介质，第一电压与第二电压之差所呈现的最大值仅约5伏特。相较之下，本实施例的画素结构100可以提供较大的驱动电场以驱动显示介质。如此一来，因为显示介质的特性而需要较大的驱动电场时，使用画素结构100就可有效率地驱动显示介质以进行显示，而不需改变驱动芯片的规格。举例来说，画素结构100可用以驱动如蓝相液晶材料这种介电系数较高的显示介质。当然，画素结构100也可用来驱动其它的液晶材料或是其它的显示介质，而本发明不以此为限。

除此之外，共享线180位在第一画素电极160邻近于扫描线110的一侧以及位在第二画素电极170邻近于扫描线110的一侧。也就是说，共享线180与扫描线110相邻而设，且共享线180位于第一画素电极160与第二画素电极170的周边。在本实施例中，扫描线110与共享线180可以由相同的导电材料层制作而成。扫描线110与共享线180举例都是由不透光的金属、金属叠层或是合金等导电材料制作而成时，这些不透光的构件都位在画素结构100的周边，而不容易对画素结构100的显示开口率造成负面影响。

具体而言，图2为沿图1的剖线A-A’所绘示的剖面示意图。请同时参照图1与图2，画素结构100例如配置于一基板10上，并且除了上述构件之外，画素结构100还包括绝缘层I1、I2、一第一电容上电极192以及一第二电容上电极194。由剖线A-A’来看，绝缘层I1覆盖住共享线180，而绝缘层I2位于绝缘层I1上并覆盖住第一数据线120、第二数据线130、第一电容上电极192以及第二电容上电极194。此外，第一电容上电极192以及第二电容上电极194皆位于共享线180上方。第一电容上电极192与共享线180共同构成一第一储存电容C1，而第二电容上电极194与共享线180共同构成一第二储存电容C2。

绝缘层I2例如具有第一接触窗W1以及一第二接触窗W2，其分别暴露出第一电容上电极192以及第二电容上电极194。藉以使得，第一电容上电极192通过第一接触窗W1电性连接第一画素电极160，而第二电容上电极194通过第二接触窗W2电性连接第二画素电极170。因此，在画素结构100应用于驱动显示介质时，第一储存电容C1与第二储存电容C2可用来维持第一画素电极160与第二画素电极170所呈现的显示电压。

由画素结构100的上视图可知，第一电容上电极192以及第二电容上电极194分别连接于第一主动组件140以及第二主动组件150。因此，第一画素电极160实质上系通过第一接触窗W1电性连接于第一主动组件140，而第二画素电极170实质上通过第二接触窗W2电性连接于第二主动组件150。也就是说，本实施例不需使用不同的接触窗将第一画素电极160分别电性连接于第一主动组件140以及第一电容上电极192，也不需使用不同的接触窗将第二画素电极170分别电性连接于第二主动组件150以及第二电容上电极194。藉此，本实施例可降低接触窗W1、W2的配置数量及配置面积而有助于提高画素结构100的显示开口率。

此外，当画素电极160、170与电容上电极192、194之间的绝缘层I2增厚，则第一接触窗W1与第二接触窗W2的面积必须增大以确保画素电极160、170与电容上电极192、194之间的电性连接。此时，在本实施例中，因为第一接触窗W1与第二接触窗W2都位在画素结构100的周边，其不容易影响第一画素电极160与第二画素电极170的显示面积，因而可使画素结构100维持理想的显示开口率。

图3绘示为本发明第二实施例的画素结构的上视示意图。请参照图3，画素结构200与画素结构100大致相同，因此画素结构200与画素结构100中相同的构件将以相同的符号标示。具体而言，画素结构200与画素结构100两者的主要差异在于，画素结构200的共享线180更包括一第一分支282以及一第二分支284。第一分支282邻近于第一数据线120而第二分支284邻近于第二数据线130。此外，第一分支282重叠于第一画素电极160邻近于第一数据线120的第一纵向部162，而第二分支284重叠于第二画素电极170邻近于第二数据线130的第二纵向部172。第一分支282以及第二分支284的设置有助于增加第一储存电容以及第二储存电容的大小。

值得一提的是，本实施例的画素结构200中，第一画素电极160与第二画素电极170分别连接于第一主动组件140与第二主动组件150以各自接收第一数据线120与第二数据线130所传输的电压。因此，第一画素电极160与第二画素电极170所构成的驱动电场可以随着特定的需求而增大或是减小，其中驱动电场的大小可以高达驱动芯片所能承受的最大压差。如此一来，画素结构200可用以驱动高介电系数的显示介质或是一般常见的显示介质。制造者不需为了达到不同的驱动电场而更换不同规格的驱动芯片，藉以节省购买或是开发不同驱动芯片所需的成本。

图4绘示为本发明第三实施例的画素结构的上视示意图。请参照图4，画素结构300包括一扫描线110、一第一数据线320、一第二数据线330、一第一主动组件140、一第二主动组件150、一第一画素电极360、一第二画素电极370以及一共享线380。第一数据线320与扫描线110相交。第二数据线330与扫描线110相交。扫描线110用以驱动第一主动组件140以及第二主动组件150。第一主动组件140电性连接第一数据线320，而第二主动组件150电性连接第二数据线330。第一画素电极360以及第二画素电极370位于第一数据线320以及第二数据线330之间。此外，第一画素电极360电性连接于第一主动组件140，而第二画素电极370电性连接于第二主动组件150。共享线380平行于扫描线110。

在本实施例中，第一数据线320与第二数据线330为锯齿状，第一画素电极360的多个第一条状部362与第二画素电极370的多个第二条状部372例如顺应着第一数据线320与第二数据线330而分布及延伸。亦即，各第一条状部362与第一数据线320之间实值上维持一固定的距离。所以，当第一数据线320的延伸方向改变，第一条状部362的延伸方向也随的改变。当然，各第一条状部362与第二数据线330之间的距离也维持一固定值以实现第一条状部362顺应着第一数据线320与第二数据线330而分布的实施态样。相似地，各第二条状部372与第一数据线320、第二数据线330之间的距离也分别维持一固定值。

具体来说，本实施例使得第一数据线320与第二数据线330呈现锯齿状的分布。因此第一数据线320与第二数据线330分别具有斜向部份。第一画素电极360的第一条状部362以及第二画素电极370的第二条状部372实质上就是顺应着这些斜向部份分布。如此一来，画素结构300应用于显示面板时可以定义出不同配向领域以使显示面板具有广视角的显示效果。也就是说，本实施例让第一画素电极360与第二画素电极370呈现锯齿状的分布有助于增大画素结构300的显示视角范围。

在一实施例中，第一数据线320的斜向部份与扫描线110可以相交一45度夹角。同样地，第二数据线330的斜向部份与扫描线110也可以相交一45度夹角。不过，本发明不以此为限，上述夹角的大小可以是90度以外的其它角度。另外，本实施例以「<」型(zigzag)的分布方式设置第一数据线320、第二数据线330、第一画素电极360以及第二画素电极370。在其它的实施方式中，第一数据线320、第二数据线330、第一画素电极360以及第二画素电极370可以呈现如「N」型、「W」型或是其它的分布方式。

此外，本实施例的共享线380可以具有第一分支382以及第二分支384。第一分支382例如邻近于第一数据线320，而第二分支384邻近于第二数据线330。此外，第一分支382以及第二分支384也是顺应着第一数据线320与第二数据线330分布。因此，第一分支382以及第二分支384为弯折状的。

值得一提的是，第一分支382以及第二分支384都重叠于第二画素电极370，其有助于增大第二画素电极370与共享线380之间所构成的储存电容。因此，为了使第一画素电极360与第二画素电极370所耦接的储存电容大致相同，本实施例可选择性地使连接于第一画素电极360的第一电容上电极192大于连接于第二画素电极370的第二电容上电极194。在其它实施例中，第一分支382以及第二分支384可选择地分别重叠于第一画素电极360以及第二画素电极370，而本实施例不以此为限。

本实施例的画素结构300中，第一画素电极360与第二画素电极370分别连接于第一主动组件140与第二主动组件150以各自接收第一数据线320与第二数据线330所传输的电压。因此，第一画素电极360与第二画素电极370所构成的驱动电场可以随着特定的需求而增大或是减小。如此一来，画素结构300可用以驱动高介电系数的显示介质或是一般常见的显示介质。制造者不需为了达到不同的驱动电场而更换不同规格的驱动芯片，藉以节省购买或是开发不同驱动芯片所需的成本。

图5绘示为本发明第四实施例的画素结构上视示意图。请参照图5，画素结构400包括一扫描线110、一第一数据线120、一第二数据线130、一第一主动组件140、一第二主动组件150、一第一画素电极460、一第二画素电极470以及一共享线480。第一数据线120与扫描线110相交。第二数据线130与扫描线110相交。扫描线110用以驱动第一主动组件140以及第二主动组件150。第一主动组件140电性连接第一数据线120，而第二主动组件150电性连接第二数据线130。第一画素电极460以及第二画素电极470位于第一数据线120以及第二数据线130之间。此外，第一画素电极460电性连接于第一主动组件140，而第二画素电极470电性连接于第二主动组件150。共享线480平行于扫描线110。

本实施例与第一实施例相似，其主要差异在于第一画素电极460、第二画素电极470以及共享线480的图案设计。因此，画素结构400中，第一画素电极460与第二画素电极470分别连接于第一主动组件140与第二主动组件150以各自接收第一数据线120与第二数据线130所传输的电压。第一画素电极460与第二画素电极470所构成的驱动电场可以随着特定的需求而增大或是减小，其中驱动电场的大小可以高达驱动芯片所能承受的最大压差。如此一来，画素结构400可用以驱动高介电系数的显示介质或是一般常见的显示介质。制造者不需为了达到不同的驱动电场而更换不同规格的驱动芯片，藉以节省购买或是开发不同驱动芯片所需的成本。

具体而言，本实施例的第一画素电极460例如包括有多个第一条状部462、一第一纵向连接部464以及二第一横向连接部466、468。第一纵向连接部464位在第一条状部462与第一数据线120之间，并且实质上平行于第一数据线120。二第一横向连接部466、468连接于第一纵向连接部464，并实质上平行于扫描线110。二第一横向连接部466、468分别位在这些第一条状部462邻近扫描线110的一侧以及这些第一条状部462远离扫描线110的一侧。详言的，部分的第一条状部462连接于第一纵向连接部464，而其它的第一条状部462连接于此二第一横向连接部466、468。值得一提的是，在其它的实施例中，第一横向连接部466、468的数量可以仅有一个，以将所有的第一条状部462连接在一起。

另外，第二画素电极470则包括多个第二条状部472、一第二纵向连接部474以及一第二横向连接部476。第二纵向连接部474位在第二条状部472与第二数据线130之间，并实质上平行于第二数据线130。第二横向连接部476连接于第二纵向连接部474，并实质上平行于扫描线110。部份的第二条状部472连接于第二纵向连接部474，其它的第二条状部472连接于第二横向连接部476。

第二横向连接部476将画素结构400划分为两个配向区I、II，其中配向区I位在第二横向部476与扫描线110之间，而配向区II位在第二横向部476远离扫描线110的一侧。位在配向区I的第一条状部462与第二条状部472例如都沿第一方向D1延伸并且彼此交错排列。另外，位在配向区II的第一条状部462与第二条状部472也例如都沿第二方向D2延伸并且彼此交错排列。第一方向D1与第二方向D2彼此不平行，则画素结构400进行显示时可以具有广视角的显示效果。

以本实施例而言，若以扫描线110的延伸方向为基准沿着顺时针的方向量测，则第一方向D1可以与扫描线110相交45度的夹角，而第二方向D2可以与扫描线110相交135度的夹角。在其它的实施例中，上述角度可以随不同的设计而有所变动，本发明不以此为限。

此外，在本实施例中，共享线480具有一第一分支482、一第二分支484以及一横向分支486。第一分支482邻近第一数据线120，而第二分支484邻近第二数据线130。另外，横向分支486连接于第一分支482与第二分支484之间。也就是说，第一分支482、第二分支484以及横向分支486在画素结构400中连接成H型的图案。

第一横向连接部466例如位于共享线480的主线(平行于扫描线110)上方而与共享线480的主线重叠。不过，在其它实施例中，第一横向连接部466可选择性地不重叠于共享线480的主线。另外，共享线480的第一分支482例如重叠于第一画素电极460的第一纵向连接部464。第一横向连接部466与第一纵向连接部464重叠于共享线480有助于增加第一画素电极460与共享线480之间的储存电容。

相似地，共享线480的第二分支484例如重叠于第二画素电极470的第二纵向连接部474，而共享线480的横向分支486例如重叠于第二画素电极470的第二横向连接部476。如此一来，第二分支484与横向分支486重叠于第二画素电极470也可以增加第二画素电极470与共享线480之间的储存电容。在画素结构400进行显示时，储存电容的增加有助于使第一画素电极460与第二画素电极470的显示电压维持稳定。

进一步而言，在本实施例中，第二横向连接部476重叠于共享线480的面积例如大于第一横向连接部466重叠于共享线480的面积。因此，为了使第一画素电极460与第二画素电极470所耦接的储存电容大致相同，连接于第一画素电极460的第一电容上电极192可以大于连接于第二画素电极470的第二电容上电极194。不过，在其它的实施方式中，储存电容的大小可以随设计的需求而有所调整，因此本发明不须限定第一画素电极460与第二画素电极470重叠于共享线480的面积需相同或是维持特定关系。

综上所述，本发明使同一画素结构中的第一画素电极与第二画素电极分别通过不同的主动组件连接至不同的数据线。因此，画素结构进行显示时，两画素电极可以分别接收数据线所传送的电压。两画素电极所构成的驱动电场可以高达驱动芯片所能承受最大压差。因而使用相同的驱动芯片连接于本发明的画素结构与传统的画素结构时，本发明的画素结构可以提供较大的驱动电场。如此一来，画素结构非但可驱动一般的显示介质，也可用来驱动介电系数较高的显示介质。也就是说，使用本发明的画素结构可以有效率地驱动各种显示介质，且不需因为显示介质所需驱动电压较高而改变驱动芯片的规格。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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，故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。

Claims

1.一种画素结构，用以驱动一显示介质，该画素结构包括：

一扫描线；

一第一数据线，与该扫描线相交；

一第二数据线，与该扫描线相交；

一第一主动组件，电性连接该第一数据线；

一第二主动组件，电性连接该第二数据线；

一第一画素电极，电性连接于该第一主动组件；

一第二画素电极，电性连接于该第二主动组件，该第一画素电极以及该第二画素电极位于该第一数据线以及该第二数据线之间，且该第一画素电极的一第一电压与该第二画素电极的一第二电压之差构成该显示介质的一驱动电场；

一共享线，平行于该扫描线；以及

一第一电容上电极，电性连接该第一画素电极并位在该共享线上方以构成一第一储存电容。

2.根据权利要求1所述的画素结构，其特征在于，该第一电压与该第二电压之差大于10伏特，其中该显示介质的材质包括蓝相液晶材料，其中该第一电容上电极连接于该第一主动组件。

3.根据权利要求1所述的画素结构，其特征在于，该共享线位在该第一画素电极与该扫描线之间并位在该第二画素电极与该扫描线之间。

4.根据权利要求1所述的画素结构，其特征在于，更包括一第二电容上电极，电性连接该第二画素电极以及该第二主动组件并位在该共享线上方以构成一第二储存电容。

5.根据权利要求1所述的画素结构，其特征在于，该第一画素电极包括多个第一条状部，而该第二画素电极包括多个第二条状部，且该些第一条状部与该些第二条状部彼此交替排列，其中些第一条状部以及该些第二条状部的延伸方向实质上顺应于该第一数据线以及该第二数据线，其中该第一数据线以及该第二数据线分别为锯齿状。

6.根据权利要求1所述的画素结构，其特征在于，该第一画素电极包括多个第一条状部，而该第二画素电极包括多个第二条状部，且该些第一条状部与该些第二条状部彼此交替排列，其中该些第一条状部与该些第二条状部不平行于该第一数据线与该第二数据线。

7.根据权利要求6所述的画素结构，其特征在于，该第一画素电极更包括：

一第一纵向连接部，位在该些第一条状部与该第一数据线之间，实质上平行于该第一数据线；以及

至少一第一横向连接部，连接于该第一纵向连接部，实质上平行于该扫描线，且部分的该些第一条状部连接于该第一纵向连接部，而其它的该些第一条状部连接于该至少一第一横向连接部，其中该共享线具有一第一分支，与该第一纵向连接部重叠。

8.根据权利要求6所述的画素结构，其特征在于，该第二画素电极更包括：

一第二纵向连接部，位在该些第二条状部与该第二数据线之间，实质上平行于该第二数据线；以及

一第二横向连接部，连接于该第二纵向连接部，实质上平行于该扫描线，并将该画素结构划分为两个配向区域，且部份的第二条状部连接于该第二纵向连接部，其它的第二条状部连接于该第二横向连接部。

9.根据权利要求8所述的画素结构，其特征在于，该共享线具有一第二分支，与该第二纵向连接部重叠。

10.根据权利要求9所述的画素结构，其特征在于，该共享线更具有一横向分支，与该第二横向连接部重叠并连接于该第二分支。