液晶顯示面板及其主動元件陣列基板的製作方法
2023-07-28 10:10:36 6
專利名稱：液晶顯示面板及其主動元件陣列基板的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種液晶顯示面板及其主動元件陣列基板，且特別是有關於一種能有效提升顯示品質的液晶顯示面板。
背景技術：
一般而言，傳統的垂直配向型液晶顯示器(vertically aligned mode LCD)，其光學顯示原理主要是利用電場控制液晶的復折射效果(Electrically ControlledBirefringence，ECB)而達成，也就是說垂直配向型液晶顯示器的光學顯示效果純粹是由光線的相位延遲(phase retardation)造成。當相位延遲的量隨著電壓而改變，顯示畫面也會有明暗的變化。
以多域垂直配向型(multi-domain vertically aligned，MVA)液晶顯示器而言，彩色濾光基板或薄膜電晶體陣列基板上會有突起物(protrusion)或狹縫(slit)，以使液晶分子呈多方向排列，進而可得到數個不同的配向區域(domain)。因此，多域垂直配向型液晶顯示器能夠達成廣視角的效果。儘管如此，多域垂直配向型液晶顯示器的光穿透率(transmittance)會隨著視角改變而有所不同，進而造成顯示畫面的灰階(level)變化。意即，當使用者正視與斜視顯示畫面時，多域垂直配向型液晶顯示器所顯示出的亮度會有所不同，進而有色偏的現象。
此外，以扭轉向列型(Twisted Nematic，TN)的液晶顯示器而言，由於液晶分子排列的方式不對稱，這會導致使用者由不同視角所看到的顯示畫面，會有不同的明暗變化，甚至會有灰階反轉(gray level inversion)的現象。如圖1所示，使用者在正視(θ＝0°)顯示畫面時，驅動電壓V越大，穿透率(transmittance)T越小。但在斜視角度變大時(例如θ＝45°或60°)，卻會發生驅動電壓V變大，穿透率T在部分區間內卻有反向變大的情況，例如尖峰(peak)A處，進而導致畫面的顯示品質不佳，實有改進的必要。
發明內容
本發明的目的是提供一種主動元件陣列基板，其在同一像素單元內可以具有充電率互異的像素電極。
本發明的另一目的是提供一種主動元件陣列基板，其在同一像素單元內可以具有不同面積大小的像素電極。
本發明的又一目的是提供一種液晶顯示面板，其包含本發明的主動元件陣列基板，以有效改善現有的液晶顯示面板會有顯示品質不佳的問題。
為達上述或是其它目的，本發明提出一種主動元件陣列基板，其包括一基板、多條掃描線、多條數據線與多個像素單元。其中，掃描線、數據線與像素單元配置於基板上，而每一像素單元包括一第一主動元件、一第一像素電極、一第一阻抗元件、一第二主動元件與一第二像素電極。上述第一像素電極會通過第一主動元件而與對應的掃描線以及對應的數據線電連接，而第一阻抗元件電連接於第一主動元件與第一像素電極之間。此外，第二像素電極會通過第二主動元件而與對應的掃描線以及對應的數據線電連接。
在本發明的一實施例中，上述的主動元件陣列基板更包括一第二阻抗元件，其電連接於第二主動元件與第二像素電極之間。
在本發明的一實施例中，上述的主動元件陣列基板更包括一遮光金屬層，其配置於第二阻抗元件下方。
在本發明的一實施例中，上述的第一阻抗元件與第二阻抗元件的材料可以包括光敏材料。
在本發明的一實施例中，上述的第一阻抗元件與第二阻抗元件的材料可以包括非晶矽。
本發明提出一種液晶顯示面板，其包括上述的一主動元件陣列基板、一對向基板與一液晶層。其中，對向基板配置於主動元件陣列基板上方，而液晶層配置於主動元件陣列基板與對向基板之間。
在本發明的一實施例中，上述的對向基板可以為一彩色濾光基板。
本發明更提出一種主動元件陣列基板，其包括一基板、多條掃描線、多條數據線與多個像素單元。其中，掃描線、數據線與像素單元配置於基板上，而每一像素單元包括一第一主動元件、一第一像素電極、一第二主動元件與一第二像素電極。其中，第一像素電極會通過第一主動元件而與對應的掃描線以及對應的數據線電連接，而第二像素電極會通過第二主動元件而與對應的掃描線以及對應的數據線電連接。此外，第一像素電極的面積與第二像素電極的面積不同。
在本發明的一實施例中，上述的主動元件陣列基板，其中第一像素電極的面積大小為第二像素電極的面積大小的0.2～0.8倍。
本發明提出另一種液晶顯示面板，其包括上述配置有不同面積大小的第一像素電極與第二像素電極的主動元件陣列基板、一對向基板與一液晶層。其中，對向基板配置於主動元件陣列基板上方，而液晶層配置於主動元件陣列基板與對向基板之間。
在本發明的一實施例中，上述的對向基板可以為一彩色濾光基板。
本發明的主動元件陣列基板上的第一像素電極與第二像素電極的面積大小可以不同，或者可於基板上配置第一阻抗元件電連接於第一主動元件與第一像素電極之間。這樣一來，在同一像素單元中第一像素電極與第二像素電極在充電後可以具有不同的電壓。這會使得對應至第一像素電極與第二像素電極的液晶分子分別受到不同的電壓驅動，進而造成穿透率互異的情況。如此一來，不同的穿透率可以互相補償，因此本發明的液晶顯示面板便可以有效改善色偏的現象。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1是現有的驅動電壓對穿透率的特性曲線圖。
圖2是本發明第一實施例的液晶顯示面板示意圖。
圖3A是本發明第一實施例的主動元件陣列基板示意圖。
圖3B是本發明第一實施例的主動元件陣列基板的電路示意圖。
圖3C是圖3A沿A-A』剖面線的局部剖面示意圖。
圖4是本發明第一實施例的非晶矽材料的阻抗特性曲線圖。
圖5是本發明第一實施例斜視角度為60°的驅動電壓對穿透率的特性曲線圖。
圖6是本發明第一實施例各視角的驅動電壓對穿透率的平均曲線圖。
圖7是本發明第一實施例的另一主動元件陣列基板示意圖。
圖8A是本發明第一實施例的遮光金屬層示意圖。
圖8B是圖8A沿B-B』剖面線的局部剖面示意圖。
圖9A是本發明第二實施例的主動元件陣列基板示意9B是本發明第二實施例的主動元件陣列基板的電路示意圖。
圖10是本發明第二實施例斜視角度為60°的驅動電壓對穿透率的特性曲線圖。
圖11是本發明第二實施例的另一主動元件陣列基板示意圖。
圖12是本發明第二實施例的遮光金屬層示意圖。
圖13是本發明第三實施例的主動元件陣列基板示意圖。
附圖標號100液晶顯示面板110、210、310主動元件陣列基板112基板114掃描線116數據線 118共享配線120對向基板130液晶層Cst儲存電容Clc液晶電容D1、D2漏極 G1、G2柵極
GI柵絕緣層 L1、L2歐姆接觸層M1遮光金屬層 M2第二金屬層P像素單元P1第一像素電極P2第二像素電極 PA保護層R1第一阻抗元件 R2第二阻抗元件S狹縫S1、S2源極T1第一主動元件 T2第二主動元件具體實施方式
第一實施例圖2是本發明第一實施例的液晶顯示面板示意圖。請參考圖2，本發明的液晶顯示面板100主要是由一主動元件陣列基板110、一對向基板120與一液晶層130所構成。其中，液晶層130配置於主動元件陣列基板110與對向基板120之間。一般來說，由於液晶顯示面板100並不具有發光的功能，故液晶顯示面板100下方可以配置一背光模塊(未繪示)以提供一面光源，而對向基板120可以採用彩色濾光基板。這樣一來，液晶顯示面板100便能達到全彩顯示的目的。在本發明第一實施例的液晶顯示面板100是選擇以扭轉向列型(TwistedNematic，TN)為例子來作說明，但在此並不刻意局限。當然液晶顯示面板100也可以是垂直配向型(Vertically Aligned mode，VA)或是橫向電場驅動型(In-Plane Switching，IPS)。
圖3A是本發明第一實施例的主動元件陣列基板示意圖，而圖3B是本發明第一實施例的主動元件陣列基板的電路示意圖。請同時參考圖3A與圖3B，本發明的主動元件陣列基板110包括一基板112、多條掃描線(scan line)114、多條數據線(data line)116與多個像素單元P(圖3A中僅繪示出一個像素單元P，以便說明)。其中，掃描線114與數據線116配置於基板112上，且掃描線114與數據線116可以定義出像素單元P的位置。一般而言，像素單元P是以陣列排列的方式配置於基板112上。
上述的像素單元P包括一第一主動元件T1、一第一像素電極P1、一第一阻抗元件R1、一第二主動元件T2與一第二像素電極P2。其中，第一像素電極P1會通過第一主動元件T1而與對應的掃描線114以及對應的數據線116電連接。此外，第二像素電極P2會通過第二主動元件T2而與對應的掃描線114以及對應的數據線116電連接。一般來說，第一像素電極P1與第二像素電極P2會覆蓋於一共享配線(common line)118的上方，以形成一儲存電容Cst，而此共享配線118可以耦接至一參考電壓源。
這裡要特別說明的是，第一阻抗元件R1會電連接於第一主動元件T1與第一像素電極P1之間。詳細地說，第一阻抗元件R1的阻抗例如是介於104～109Ω之間，而第一阻抗元件R1的材料可以選用光敏材料(photosensitive material)，其例如是採用非晶矽(amorphous silicon)。
圖3C是圖3A沿A-A』剖面線的局部剖面示意圖。請參考圖3C，在一實施例中，基板112上可以形成一柵絕緣層GI，而第一阻抗元件R1(非晶矽)配置於柵絕緣層GI上。值得留意的是，第一阻抗元件R1可以與第一主動元件T1與第二主動元件T2的信道層(未繪示)一併製作而成，並不需要額外增加一道光罩製程。此外，一第二金屬層M2會覆蓋住第一阻抗元件R1的兩側。為了降低金屬材料與非晶矽材料之間的阻抗，位於第二金屬層M2與第一阻抗元件R1之間可以配置一歐姆接觸層(ohm contact layer)L1。這裡要說明的是，第二金屬層M2、數據線116、第一主動元件T1的源極S1/漏極D1以及第二主動元件T2的源極S2/漏極D2是一併形成的。另外，保護層(passivation)PA可以覆蓋住第一阻抗元件R1與第二金屬層M2，而第一像素電極P1是位於保護層PA上。
具體而言，本發明所選用的非晶矽厚度為1000埃，而長寬比為21/5。如圖4所示，其繪示為本發明第一實施例的非晶矽材料的阻抗特性曲線圖。此非晶矽的阻抗在照光後會大幅下降。當光的強度到達一定值後，非晶矽的阻抗也會趨於穩定，且其阻抗值可以與第一主動元件T1以及第二主動元件T2的信道層(未繪示)的阻抗值相近。在實務上，上述光線的來源可以由背光模塊來提供。
當電壓信號通過數據線116而充入第一像素電極P1與第二像素電極P2，第一阻抗元件R1會使充入第一像素電極P1的電荷較第二像素電極P2少，進而導致第一像素電極P1的充電率較第二像素電極P2低。這會造成同一像素單元P所對應的液晶分子會受到兩種不同強度的電場驅動，而導致液晶分子呈現不同程度的傾倒狀態。
舉例而言，一14英寸、解析度1024×768的液晶顯示面板100，當主動元件的柵極-源極電壓Vgs＝25V，漏極-源極電壓Vds＝10V時，導通電壓Ion＝1.806μA，而儲存電容Cst+液晶電容Clc＝0.4768pF，反應時間Ton＝21μs操作負載R＝Ron＝Vds/Ion＝10/1.806＝5.537MΩ延遲時間τ＝Ron×(Cst+Clc)＝5.537×0.4768＝2.64μs充電率Charging Ratio=1-e21u2.64u1+e21u2.64u=99.96%]]>此時像素電極的充電率＝99.96％，若主動元件與像素電極之間電連接一阻抗RsRs＝23.52MΩ操作負載R＝Ron+Rs＝5.537+23.52＝29.057MΩ延遲時間τ＝R×(Cst+Clc)＝29.057×0.4768＝13.854μs充電率Charging Ratio=1-e21u13.854u1+e21u13.854u=79.99%]]>此時像素電極的充電率＝79.99％，這樣一來，像素電極的充電率便能得到適當的調整，以符合需求。通過上述的方法便可將第一像素電極P1的充電率調整為第二像素電極P2的充電率的80％。請參考圖5，曲線1為對應第一像素電極P1區域的電壓對穿透率的特性曲線，而曲線2為對應第二像素電極P2區域的電壓對穿透率的特性曲線。曲線1與曲線2可以互相補償而得到一較平滑的平均曲線AVG。或者說，當使用者在斜視角度θ＝60°觀看顯示畫面時，並不會有現有技術的驅動電壓V(如圖1所示)變大，穿透率T在部分區間內卻有反向變大的情況。
圖6是本發明第一實施例各視角的驅動電壓對穿透率的平均曲線圖。請參考圖6，不論是斜視角度θ＝30°、45°或60°的平均曲線都相當的平滑。因此，當使用者以不同角度斜視本發明的液晶顯示面板100時，使用者所得到的視覺效果都會與使用者正視顯示畫面時的顯示效果相近，進而能有效提升顯示品質。
圖7是本發明第一實施例的另一主動元件陣列基板示意圖。請參考圖7，本發明的主動元件陣列基板110更可以包括一第二阻抗元件R2，而第二阻抗元件R2電連接於第二像素電極P2與第二主動元件T2之間。這樣也可以達到使第一像素電極P1與第二像素電極P2的充電率互異的目的。
圖8A是本發明第一實施例的遮光金屬層示意圖。請參考圖8A，為了進一步調整第一像素電極P1與第二像素電極P2的充電率，本發明的主動元件陣列基板110更可以包括一遮光金屬層M1，且遮光金屬層M1配置於第二阻抗元件R2下方。由於遮光金屬層M1可以擋住背光模塊(未繪示)所提供的光線，而可避免第二阻抗元件R2受光照射。這會使第二阻抗元件R2的阻抗高於受光照射的第一阻抗元件R1，進而達到調整第一像素電極P1與第二像素電極P2的充電率的目的。
圖8B是圖8A沿B-B』剖面線的局部剖面示意圖。請參考圖8B，在一實施例中，遮光金屬層M1可以配置於基板112上。值得留意的是，遮光金屬層M1可以與掃描線114、第一主動元件T1的柵極G1、第二主動元件T2的柵極G2以及共享配線118一併製作而成，並不需要額外增加一道光罩製程。此外，柵絕緣層GI覆蓋住遮光金屬層M1，而第二金屬層M2配置於第二阻抗元件R2的兩側。位於第二金屬層M2與第二阻抗元件R2之間可以配置一歐姆接觸層L2。另外，保護層PA可以覆蓋住第二阻抗元件R2與第二金屬層M2，而第一像素電極P1是配置於保護層PA上。
第二實施例圖9A是本發明第二實施例的主動元件陣列基板示意圖，而圖9B是本發明第二實施例的主動元件陣列基板的電路示意圖。請同時參考圖9A與圖9B，本發明第二實施例的主動元件陣列基板210與第一實施例的主動元件陣列基板110相似，兩者主要不同之處在於本發明的主動元件陣列基板210可以應用在垂直配向型的液晶顯示面板中，常見的有多域垂直配向型(multi-domain verticallyaligned，MVA)液晶顯示面板以及圖案化垂直配向型(patterned verticalalignment，PVA)液晶顯示面板。
以多域垂直配向型液晶顯示面板而言，為了使液晶分子呈多方向排列，以使液晶顯示面板能夠達成廣視角的要求，在第一像素電極P1與第二像素電極P2上會有多個狹縫S(slit)(如圖9A所示)。此外，第一阻抗元件R1電連接於第一主動元件T1與第一像素電極P1之間。如此一來，第一像素電極P1的充電率便可以得到適當地調整，而與第二像素電極P1的充電率有所不同，例如可以將第一像素電極P1的充電率調整為第二像素電極P1的充電率的85％。
請參考圖10，曲線1為對應第一像素電極P1區域的電壓對穿透率的特性曲線，而曲線2為對應第二像素電極P2區域的電壓對穿透率的特性曲線。曲線1與曲線2可以互相補償而得到一較平滑的平均曲線AVG。或者說，當使用者在斜視角度θ＝60°觀看顯示畫面時，顯示畫面的色偏現象可以有效地改善，進而可提升顯示品質。當然，使用者在各個斜視角度所看到的畫面品質都能有效改善。
圖11是本發明第二實施例的另一主動元件陣列基板示意圖。請參考圖11，本發明的主動元件陣列基板210更可以包括一第二阻抗元件R2，而第二阻抗元件R2電連接於第二像素電極P2與第二主動元件T2之間。這樣也可以達到使第一像素電極P1與第二像素電極P2的充電率互異的目的。
圖12是本發明第二實施例的遮光金屬層示意圖。請參考圖12，為了進一步調整第一像素電極P1與第二像素電極P2的充電率，本發明的主動元件陣列基板210更可以包括一遮光金屬層M1，且遮光金屬層M1配置於第二阻抗元件R2下方。由於遮光金屬層M1可以擋住背光模塊(未繪示)所提供的光線，而可避免第二阻抗元件R2受光照射。這會使第二阻抗元件R2的阻抗高於受光照射的第一阻抗元件R1，進而達到調整第一像素電極P1與第二像素電極P2的充電率的目的。
第三實施例本實施例的液晶顯示面板與第一實施例的液晶顯示面板類似，兩者主要不同之處在於本實施例所採用的主動元件陣列基板中，第一像素電極與第二像素電極的面積大小是不相同的，且基板上可以不配置第一阻抗元件與第二阻抗元件。當然基板上也可以選擇性地配置第一阻抗元件及/或第二阻抗元件，在此並不刻意局限。圖13是本發明第三實施例的主動元件陣列基板示意圖。請參考圖13，本發明的主動元件陣列基板310中第一像素電極P1的面積可以為第二像素電極P2的面積的0.2倍～0.8倍。如此一來，第一像素電極P1與第二像素電極P2也可以有不同的充電率。
綜上所述，本發明的主動元件陣列基板上的第一像素電極的面積與第二像素電極的面積可以不同，或者可於基板上配置第一阻抗元件電連接於第一主動元件與第一像素電極之間。這可以使第一像素電極與第二像素電極在充電後可以具有不同的電壓，進而造成對應第一像素電極與第二像素電極的區域有不同的穿透率。由於上述的兩相異的穿透率可以互相補償，因此當使用者以各個斜視角度觀看顯示畫面時，可以與正視顯示畫面時的顯示效果相近，進而能有效改善顯示畫面有色偏的問題。故本發明的液晶顯示面板會有較佳的顯示品質。本發明的主動元件陣列基板可以選擇性地配置第二阻抗元件，並且在第二阻抗元件下方配置遮光金屬層，這也可以達到調整第一像素電極與第二像素電極的充電率的目的。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種主動元件陣列基板，該主動元件陣列基板包括一基板；多條掃描線，配置於所述的基板上；多條數據線，配置於所述的基板上；多個像素單元，配置於所述的基板上，每一像素單元包括一第一主動元件；一第一像素電極，通過所述的第一主動元件而與對應的所述的掃描線以及對應的所述的數據線電連接；一第一阻抗元件，電連接於所述的第一主動元件與所述的第一像素電極之間；一第二主動元件；以及一第二像素電極，通過所述的第二主動元件而與對應的所述的掃描線以及對應的所述的數據線電連接。
2.如權利要求1所述的主動元件陣列基板，更包括一第二阻抗元件，電連接於所述的第二主動元件與所述的第二像素電極之間。
3.如權利要求2所述的主動元件陣列基板，更包括一遮光金屬層，配置於所述的第二阻抗元件下方。
4.如權利要求2所述的主動元件陣列基板，其中所述的第一阻抗元件與所述的第二阻抗元件的材料包括光敏材料。
5.如權利要求4所述的主動元件陣列基板，其中所述的第一阻抗元件與所述的第二阻抗元件的材料包括非晶矽。
6.如權利要求1至3任一項所述的主動元件陣列基板，其中所述的第一像素電極與第二像素電極分別具有多個狹縫。
7.一種液晶顯示面板，該液晶顯示面板包括一如權利要求1所述的主動元件陣列基板；一對向基板，配置於所述的主動元件陣列基板上方；以及一液晶層，配置於所述的主動元件陣列基板與所述的對向基板之間。
8.如權利要求7所述的液晶顯示面板，其中所述的對向基板為一彩色濾光基板。
9.如權利要求7所述的液晶顯示面板，其中所述的主動元件陣列基板更包括一第二阻抗元件，電連接於所述的第二主動元件與所述的第二像素電極之間。
10.如權利要求9所述的液晶顯示面板，其中所述的主動元件陣列基板更包括一遮光金屬層，配置於所述的第二阻抗元件下方。
11.如權利要求9所述的液晶顯示面板，其中所述的第一阻抗元件與所述的第二阻抗元件的材料包括光敏材料。
12.如權利要求9所述的液晶顯示面板，其中所述的第一阻抗元件與所述的第二阻抗元件的材料包括非晶矽。
13.一種主動元件陣列基板，該主動元件陣列基板包括一基板；多條掃描線，配置於所述的基板上；多條數據線，配置於所述的基板上；多個像素單元，配置於所述的基板上，每一像素單元包括一第一主動元件；一第一像素電極，通過所述的第一主動元件而與對應的所述的掃描線以及對應的所述的數據線電連接；一第二主動元件；以及一第二像素電極，通過所述的第二主動元件而與對應的所述的掃描線以及對應的所述的數據線電連接，其中所述的第一像素電極的面積與所述的第二像素電極的面積不同。
14.如權利要求13所述的主動元件陣列基板，其中所述的第一像素電極的面積大小為所述的第二像素電極的面積大小的0.2～0.8倍。
15.一種液晶顯示面板，該液晶顯示面板包括一如權利要求13所述的主動元件陣列基板；一對向基板，配置於所述的主動元件陣列基板上方；以及一液晶層，配置於所述的主動元件陣列基板與所述的對向基板之間。
16.如權利要求15所述的液晶顯示面板，其中所述的對向基板為一彩色濾光基板。
17.如權利要求15所述的液晶顯示面板，其中所述的第一像素電極的面積大小為所述的第二像素電極的面積大小的0.2～0.8倍。
全文摘要
本發明為液晶顯示面板及其主動元件陣列基板，其中，所述的主動元件陣列基板包括一基板、多條掃描線、多條數據線與多個像素單元。其中，掃描線、數據線與像素單元配置於基板上，而每一像素單元包括一第一主動元件、一第一像素電極、一第一阻抗元件、一第二主動元件與一第二像素電極。上述第一像素電極會通過第一主動元件而與對應的掃描線以及對應的數據線電連接，而第一阻抗元件電連接於第一主動元件與第一像素電極之間。此外，第二像素電極會通過第二主動元件而與對應的掃描線以及對應的數據線電連接。
文檔編號H01L27/12GK1952767SQ20061014685
公開日2007年4月25日 申請日期2006年11月27日 優先權日2006年11月27日
發明者邱俊昌, 黃嘉宏, 陳玟如 申請人:友達光電股份有限公司