CN102621753B - 像素结构以及显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种像素结构以及显示面板。像素结构配置于具有一穿透显示区以及一反射显示区的一基板上。像素结构包括一扫描线、一数据线、一有源元件、一第一电极、一第二电极以及一配向层。第一电极具有位于穿透显示区的多个第一条状部以及位于反射显示区的多个第二条状部。各第一条状部沿一第一方向延伸，各第二条状部沿一第二方向延伸。第一方向与第二方向实质上彼此正交。第一电极与第二电极的其中一者电性连接至有源元件，另一者连接至一共用电位。配向层覆盖第一电极以及第二电极。配向层的一配向方向与第二方向相交45度-85度。

Description

像素结构以及显示面板

技术领域

本发明涉及一种像素结构以及显示面板，尤其涉及一种半穿透-半反射式的像素结构以及显示面板。

背景技术

近年来由于液晶显示技术的兴起，具有高画质、轻薄化、低功率消耗以及低辐射等优点的薄膜电晶体液晶显示器(TFT-LCD)逐渐地取代阴极射线管而成为显示器市场的主流。若依照光源的利用方式来对液晶显示器加以分类，则其大致上可分类为穿透式与反射式等二种类型。穿透式液晶显示器主要是以一背光源(back light)作为其显示光源，而反射式液晶显示器是以前置光源或者是外界光源作为其显示光源。

然而，随着液晶显示器的应用场合的多元化，许多具有液晶显示器的携带式的电子产品在显示功能的诉求上亦逐渐地提高。这些携带式的电子产品不但需要在室内具有良好的画面显示效果，同时亦需要在具有强光的外界环境下维持适当的画面品质。因此，半穿透半反射式液晶显示(transflectiveLCD)技术遂被提出。

一般而言，半穿透半反射式液晶显示面板通常采用双重晶穴间距(dualcell gap)的设计，以使得穿透区域与反射区域皆具有良好的显示品质。但是，具有双重晶穴间距的半穿透半反射式液晶显示面板通常在制作上较为复杂，且各像素单元在穿透区域与反射区域之间常会有透光度不佳的问题，造成开口率(aperture ratio)的下降。

发明内容

本发明提供一种像素结构，具有半穿透-半反射显示功能。

本发明提供一种显示面板，在显示介质的厚度维持一定的架构下具有半穿透-半反射显示功能。

本发明提出一种像素结构，配置于一基板上。基板具有一穿透显示区以及一反射显示区。像素结构包括一扫描线、一数据线、一有源元件、一第一电极、一第二电极以及一配向层。数据线与扫描线相交。有源元件电性连接扫描线以及数据线。第一电极具有位于穿透显示区的多个第一条状部以及位于反射显示区的多个第二条状部。各第一条状部沿一第一方向延伸，各第二条状部沿一第二方向延伸，且第一方向与第二方向实质上彼此正交。第一电极与第二电极的其中一者电性连接至有源元件，另一者连接至一共用电位。配向层覆盖第一电极以及第二电极，且配向层的一配向方向与第二方向相交45度-85度。

本发明另提供一种显示面板，其包括多个如前所述的像素结构，配置于上述基板上、一对向基板以及一显示介质。对向基板与上述基板相对。显示介质配置于上述基板与对向基板之间，且显示介质在穿透显示区的厚度与在反射显示区的厚度大致相同。

基于上述，本发明令反射显示区与穿透显示区中的电极图案沿着彼此垂直的两个方向延伸，且配向层提供单一的配向方向。因此，本发明的像素结构可在穿透显示区以及反射显示区对显示介质提供不同的作用，以在反射显示区与穿透显示区呈现理想的显示效果。此外，本发明的显示面板不需改变显示介质的厚度就可以实现半穿透-半反射的显示功能。

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，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明第一实施例的像素结构。

图1B为图1A的像素结构100应用于显示面板时，液晶显示面板的穿透率或反射率对应于电压的一模拟关系。

图1C为图1A的像素结构100应用于显示面板时，液晶显示面板的穿透率或反射率以电压为7V时的穿透率或反射率为基准正规化后(normalized)对应于电压的一模拟关系。

图1D为图1A的像素结构100应用于显示面板时，液晶显示面板的穿透率或反射率对应于电压的一模拟关系。

图1E为图1A的像素结构100应用于显示面板时，液晶显示面板的穿透率或反射率以电压为7V时的穿透率或反射率为基准正规化后(normalized)对应于电压的一模拟关系。

图2为图1A的像素结构沿剖线I-I’以及剖线II-II’所绘示的剖面图。

图3为本发明第二实施例的像素结构的示意图。

图4为本发明第三实施例的像素结构。

图5为图4的像素结构沿剖线III-III’以及剖线IV-IV’所绘示的剖面图。

图6为本发明一实施例的显示面板示意图。

主要元件符号说明：

10：基板                12：穿透显示区

14：反射显示区

100、200、300、410：像素结构

110、310：扫描线        120、320：数据线

130、330：有源元件      140、340：第一电极

142、342：第一条状部    144、344：第二条状部

150、350：第二电极      160、360：配向层

162、362：配向方向      170、370：反射层

180、380：平坦层        190、390：λ/4延迟层

195：绝缘层             352：第三条状部

354：第四条状部         400：显示面板

420：对向基板           430：显示介质

440、450：偏光片        D1：第一方向

D2：第二方向            d1、d2：厚度

G1：第一距离            G2：第二距离

I-I’、II-II’、III-III’、IV-IV’：剖线

W1、W2：宽度

X1、X2、X3、X4：曲线

具体实施方式

图1A为本发明第一实施例的像素结构，而图2为图1A的像素结构沿剖线I-I’以及剖线II-II’所绘示的剖面图。请同时参照图1A与图2，像素结构100配置于一基板10上。基板10具有一穿透显示区12以及一反射显示区14。像素结构100包括一扫描线110、一数据线120、一有源元件130、一第一电极140、一第二电极150以及一配向层160。数据线120与扫描线110相交。有源元件130电性连接扫描线110以及数据线120。第一电极140与第二电极150的其中一者电性连接至有源元件130，另一者连接至一共用电位。配向层160则覆盖第一电极140以及第二电极150，且配向层160的一配向方向162与一第二方向D2相交45度-85度。在一实施例中，配向方向162可与第二方向D2相交60度。

详言之，第一电极140具有位于穿透显示区12的多个第一条状部142以及位于反射显示区14的多个第二条状部144。各第一条状部142沿第一方向D1延伸，各第二条状144部沿一第二方向D2延伸，且第一方向D1与第二方向D2实质上彼此正交。在本实施例中，第一方向D1与第二方向D2分别为垂直方向以及水平方向，且数据线120实质上平行于第一方向D1，且第二电极(常是共电极)可遮蔽住数据线的信号变化造成的电场影响。如此一来，数据线120与第一电极140之间不容易发生显示效果不良的现象。

另外，为了使反射显示区14提供反射显示功能，像素结构100还包括有一反射层170。反射层170配置于反射显示区14中，并且位在第一电极140与第二电极150接近于基板10的一侧。也就是说，外界的光线可以先通过第一电极140再朝向反射层170照射而进行反射式的显示。当然，本发明并不特别地限制反射层170的配置位置。在其他的实施例中，反射层170可以选择性地配置于基板10的另一侧。

更进一步而言，在本实施例中，第二电极150配置于第一电极140与基板10之间，并且像素结构100还包括配置于第一电极140与第二电极150之间的一平坦层180。第一电极140与第二电极150分别位于平坦层180的相对两侧。第一条状部142之间的空隙以及第二条状部144之间的空隙可以将第二电极150暴露出来。像素结构100显示画面时，第一电极140与第二电极150分别被施予不同的电压，因此第一电极140与暴露出来的第二电极150之间可以形成有横向电场以驱动显示介质来进行显示。简言之，像素结构100为一种边缘电场切换(Fringe Field Switch，FFS)型的像素设计。

图1B与图1D分别为图1A的像素结构100应用于显示面板时，液晶显示面板的穿透率或反射率对应于电压的一模拟关系，而图1C与图1E分别为图1A的像素结构100应用于显示面板时，液晶显示面板的穿透率或反射率以电压为7V时的穿透率或反射率为基准正规化后(normalized)对应于电压的一模拟关系。在此模拟过程中，液晶显示面板所使用的液晶材料的介电常数Δε＝+8.2，液晶层的Δnd(相位差值)例如为0.41μm，而液晶层在上下两侧具有的预倾角皆为2度。配向方向例如与图1A所绘示的第二方向D2相交60度。液晶显示面板使用可见光范围的中心波长(550nm)的单色光作为模拟光线。

在图1B与图1C中，像素结构100的平坦层180在穿透显示区12以及反射显示区14的厚度分别为0.2μm及0.1μm，而各第一条状部142的宽度W1与各第二条状部144的宽度W2皆为3μm。此外，相邻两第一条状部142之间的一第一距离G1以及相邻两第二条状部144之间的一第二距离G2皆为5μm。曲线X1呈现显示面板的穿透率随电压的变化趋势，而曲线X2呈现显示面板的反射率随电压的变化趋势。由曲线X1与曲线X2可清楚知道，在相同的电极图案设计下，本实施例藉由配向方向以及平坦层180厚度的调整，可使液晶显示面板无论在穿透显示模式下或是在反射显示模式下都呈现大致相同的亮度变化。也就是说，穿透显示区12以及反射显示区14可以呈现大致相同的灰阶曲线(gamma curve)。

另外，在图1D与图1E中，像素结构100的平坦层180在穿透显示区12以及反射显示区14的厚度皆为0.1μm，而各第一条状部142的宽度W1与各第二条状部144的宽度W2皆为3μm。此外，相邻两第一条状部142之间的一第一距离G1以及相邻两第二条状部144之间的一第二距离G2分别为3μm以及5μm。曲线X3呈现显示面板的穿透率随电压的变化趋势，而曲线X4呈现显示面板的反射率随电压的变化趋势。比较曲线X3与曲线X4之间的关系以及曲线X1与曲线X2之间的关系，可以发现曲线X3与曲线X4实质上为趋势几乎一致的两条曲线。

由此可知，电极图案的设计会影响电场的分布情形，特别是对于边缘电场切换型的像素设计而言。因此，在穿透显示区12与反射显示区14需求的显示效果不同下，第一电极140中第一条状部142与第二条状部144可以具有不同的图案设计。举例而言，相邻两第一条状部142之间的一第一距离G1可以不等于相邻两第二条状部144之间的一第二距离G2。或是，各第一条状部142的宽度W1可选择性地不等于各第二条状部144的宽度W2。

在本实施例中，平坦层180提供一平坦的表面使得像素结构100在穿透显示区12与反射显示区14的厚度大致相同。另外，为了调整穿透显示区12与反射显示区14的显示效果，平坦层180在穿透显示区12的厚度d1例如是大于在反射显示区14的厚度d2。当然，本发明不限于此，在其他的实施例中，平坦层180可以具有均匀一致的厚度，亦即，厚度d1也可选择性地等于厚度d2。

除此之外，像素结构100还包括一λ/4延迟层190。像素结构100应用于一显示面板时，显示面板的上、下表面上例如分别贴附有上偏光板以及下偏光板，且上、下偏光板的穿透轴互相垂直。此时，λ/4延迟层190的慢轴与配置于显示面板上的上板偏光片的穿透轴夹45度。另外，以像素结构100而言，λ/4延迟层190配置于反射显示区14中，且位于第一电极140以及第二电极150接近基板10的一侧。具体来说，λ/4延迟层190配置在反射层170以及平坦层180之间，其设置有助于正常黑(normally black)的像素结构100在待机状态下维持黑画面。在穿透显示区12中，像素结构100例如还配置有一绝缘层195。绝缘层195位于第二电极150与基板10之间。

扫描线110在本实施例中是以配置在像素结构100的边缘为例，但本发明不限于此。图3为本发明第二实施例的像素结构的示意图。请参照图3，像素结构200与像素结构100类似，其配置于基板10上。像素结构200与像素结构100的主要差异在于扫描线110的配置位置。在本实施例中，扫描线110位于穿透显示区12以及反射显示区14之间，且第一电极140例如横跨扫描线110。

具体而言，第一电极140中的第一条状部142与第二条状部144分别地位在扫描线110的相对两侧。扫描线110可说是定义出反射显示区14与穿透显示区12的界线。一般而言，扫描线110是由不透光的导电材料制作而成。反射显示区14与穿透显示区12的界线上发生显示效果不均匀或是显示品质不佳时，扫描线110的设置可以遮蔽这些显示效果不良的区域而提高像素结构200所呈现的显示品质。

图4为本发明第三实施例的像素结构，而图5为图4的像素结构沿剖线III-III’以及剖线IV-IV’所绘示的剖面图。请同时参照图4与图5，像素结构300配置于一基板10上。基板10具有一穿透显示区12以及一反射显示区14。像素结构300包括一扫描线310、一数据线320、一有源元件330、一第一电极340、一第二电极350以及一配向层360。数据线320与扫描线310相交。有源元件330电性连接扫描线310以及数据线320。第一电极340与第二电极350的其中一者电性连接至有源元件130，另一者连接至一共用电位。配向层360则覆盖第一电极340以及第二电极350，且配向层360的一配向方向362与一第二方向D2相交45度-85度。值得一提的是，无论在穿透显示区12或是反射显示区14，配向层360的配向方向362皆为相同。因此，本实施例不需以复杂的制程来形成多种配向方向。

详言之，第一电极340具有位于穿透显示区12的多个第一条状部342以及位于反射显示区14的多个第二条状部344。各第一条状部342沿第一方向D1延伸，各第二条状344部沿一第二方向D2延伸，且第一方向D1与第二方向D2实质上彼此正交。在本实施例中，第一方向D1与第二方向D2分别为垂直方向以及水平方向，且数据线320实质上平行于第一方向D1。此外，第二电极350也具有位于穿透显示区12的多个第三条状部352以及位于反射显示区14的多个第四条状部354。第一条状部342与第三条状部352交替配置，而第二条状部344与第四条状部354交替配置。简言之，像素结构300的第一电极340与第二电极350是配置于同一平面上。

为了使反射显示区14提供反射显示功能，像素结构300还包括有一反射层370。反射层370配置于反射显示区14中，并且位在第一电极340与第二电极350接近于基板10的一侧。也就是说，使用者在观看像素结构300所显示的画面时是沿着第一电极340朝向反射层370的方向观看。当然，本发明并不特别地限制反射层370的配置位置。在其他的实施例中，反射层370可以选择性地配置于基板10的另一侧。

更进一步而言，在本实施例中，像素结构300还包括配置于基板10与第一电极340、第二电极350之间的一平坦层380。平坦层380提供一平坦的表面使得第一电极340与第二电极350配置于同一平面上，并且使得像素结构300在穿透显示区12与反射显示区14的厚度大致相同。以本实施例而言，平坦层380在穿透显示区12的厚度d1例如是大于在反射显示区14的厚度d2。当然，本发明不限于此，在其他的实施例中，平坦层380可以具有均匀一致的厚度，亦即，厚度d1也可选择性地等于厚度d2。

除此之外，像素结构300还包括一λ/4延迟层390，其配置于反射显示区14中，且位于反射层370以及平坦层380之间，λ/4延迟层390的设置有助于正常黑(normally black)的像素结构300在待机状态下维持黑画面。在一实施例中，当像素结构300应用于一显示面板(未示出)中，且显示面板(未示出)的上、下表面分别贴附有上、下偏光片时，λ/4延迟层390的慢轴例如可与上偏光片的穿透轴相交45度夹角。此外，上、下偏光片的穿透轴例如彼此垂直。整体而言，像素结构300与前述像素结构100的主要差异在于电极的配置位置。因此，在像素结构300的另一种实施方式中，扫描线310可选择性地配置于穿透显示区12与反射显示区14之间。

图6为本发明一实施例的显示面板示意图。请参照图6，显示面板400包括基板10、多个配置于基板10上的像素结构410、对向基板420、显示介质430以及偏光片440、450。显示介质430配置于基板10以及对向基板420之间，而偏光片440、450配置于显示面板400的最外侧。基板10上所配置的像素结构410可以选自于前述多个实施例所描述的像素结构100、200或300，或是选自由像素结构100、200或300所衍生的像素结构。另外，显示介质430例如是液晶材料。对向基板420上还可以选择地进一步设置有彩色滤光层(未示出)以实现多彩化的显示效果。进一步而言，显示面板400的上、下表面上可选择性地贴附有上、下偏光片(未示出)。

值得一提的是，前述的像素结构100、200、300在穿透显示区12以及反射显示区14都具有大致相同的厚度，因而本实施例的显示介质430在穿透显示区12与反射显示区14实质上具有均一的厚度，藉以使得显示面板400具有理想的显示品质。换言之，显示面板400不需藉由多重间隙的设计来使反射显示效果与穿透显示效果趋于一致。此举非但可降低制作过程的复杂性还可避免显示介质430因厚度变化而发生显示不均的情形。

综上所述，本发明使得穿透显示区与反射显示区的电极沿着相互垂直的延伸方向设置，并且令配向层在穿透显示区与反射显示区提供相同的配向方向。因此，像素结构在穿透显示区与反射显示区中可分别提供理想的显示效果。进一步而言，将本发明的像素结构应用在显示面板中，可在均一厚度的显示介质设计下实现半穿透-半反射的显示功能。藉此达到制程简单以及显示效果良好的效果。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，当可作些许的更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种像素结构，配置于一基板上，该基板具有一穿透显示区以及一反射显示区，且该像素结构包括：

一扫描线；

一数据线，与该扫描线相交；

一有源元件，电性连接该扫描线以及该数据线；

一第一电极，具有位于该穿透显示区的多个第一条状部以及位于该反射显示区的多个第二条状部，各该第一条状部沿一第一方向延伸，各该第二条状部沿一第二方向延伸，且该第一方向与该第二方向实质上彼此正交；

一第二电极，该第一电极与该第二电极的其中一者电性连接至该有源元件，另一者连接至一共用电位；以及

一配向层，覆盖该第一电极以及该第二电极，且该配向层的一配向方向与该第二方向相交45度-85度，该配向方向在该穿透显示区与在该反射显示区皆相同。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其中还包括一反射层与一λ/4延迟层，该反射层配置于该反射显示区中，且位于该第一电极以及该第二电极接近该基板的一侧，该λ/4延迟层配置于该反射显示区中，且位于该第一电极以及该第二电极接近该基板的一侧。

3.根据权利要求1所述的像素结构，其中还包括一平坦层，配置于该第一电极以及该基板之间。

4.根据权利要求3所述的像素结构，其中该第二电极位于该平坦层与该基板之间，且该平坦层在该穿透显示区所具有的一第一高度大于在该反射显示区所具有的一第二高度。

5.根据权利要求3所述的像素结构，其中还包括一绝缘层，配置于该穿透显示区中，且该绝缘层位于该第二电极与该基板之间。

6.根据权利要求3所述的像素结构，其中该第一电极与该第二电极实质上共平面，其中该第二电极具有位于该穿透显示区的多个第三条状部以及位于该反射显示区的多个第四条状部，且该些第一条状部与该些第三条状部交替配置，而该些第二条状部与该些第四条状部交替配置。

7.根据权利要求1所述的像素结构，其中相邻两第一条状部之间的一第一距离不等于相邻两第二条状部之间的一第二距离。

8.根据权利要求1所述的像素结构，其中各该第一条状部的宽度不等于各该第二条状部的宽度。

9.根据权利要求1所述的像素结构，其中该扫描线位于该穿透显示区以及该反射显示区之间，且该第一电极横跨该扫描线。

10.一种显示面板，包括：

多个如权利要求1所述的像素结构，配置于基板上；

一对向基板，与该基板相对；以及

一显示介质，配置于该基板与该对向基板之间，且该显示介质在穿透显示区的厚度与在反射显示区的厚度相同。