TWI351569B - Pixel structure - Google Patents
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Description
0710050ITW 23689twf.doc/006 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種晝素結構，且特別是有關於一種 可提升顯示品質之晝素結構。 【先前技術】 現今社會多媒體技術相當發達，多半受惠於半導體元 件與顯示裝置的進步。就顯示器而言，具有高畫質、空間 利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性之液晶顯示 器已逐漸成為市場之主流。為了讓液晶顯示器有更好的顯 =品質，目前市面上已發展出了各種廣視角之液晶顯示 器系見的例如有共平面切換式（in-plane switching, IPS ) 液晶顯示器、邊際場切換式（fringe fidd撕此⑴吨）液晶 …頁示器與多域垂直配向式（multi-domain vertically alignment，MVA )液晶顯示器等。 圖1疋習知晝素結構之剖面示意圖。請參考圖^，習 2之J素結構⑽主要包括一基板112、一薄膜電晶體τ、 —電谷耦合電極 118c (capacitor coupling dec加de)、一 第一晝f電極119a、一第二晝素電極119b與一配向膜ρι。 具體而言，薄膜電晶體τ主要是由一· 114、一間絕緣 層116、—半導體層117、一源極U8a與一汲極118b所構 ^ 巴1 了知’薄膜電晶體T為底閘極（bottom gate ) 結構’且保護層！2〇覆蓋此薄膜電晶體τ。詳細地說，薄 膜，晶體τ配置於基板112上，且電容輕合電極u8c會 與薄膜電晶體T之汲極118b f性連接。此外，第一晝素 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 電極119a是與薄膜電晶體丁之汲極U8b電性連接，而電 容耦合電極118c是位於第二畫素電極11%與基板U2 間。 理想情泥下，第-畫素電極U9a會與第二晝素電極 119b電性絕緣，而第二晝素電極11%可與其下方之電容 耗合電極118C輕合（c—)。換言之’在主動元件τ 開啟後’第-晝素電極119&與第二畫素電極11%能分別 具有不同之電壓’而使對應第—晝素電極n9a與第二晝素 電，11%之液晶（未緣示）能分別呈現不同的傾倒狀態。 =注意的是’由於第二晝素電極119b為浮置（floating) 狀態，因此第二書夸雷1 1 1 r\i > —素電極119b與配向膜Π上之殘留電荷 =易破導出。如此-來’第二晝素電極膽之效 ㈣而使下一個顯示晝面有不良的影 像殘留問題，實有改進之必要。 〜 【發明内容】 影像種畫素結構，其可有效避免顯示畫面有 質 本發明提供另—種晝素結構，其具有良好的 顯 不 本發結構’其適於配置於—基板上。 -第二畫;電：、電晶體、-第-晝素電極、 極、m—本發月之麵電晶體包括—閘極、-源 弟—汲極與一第三汲極。上述之閘極、 7 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/〇〇6 源極與第-祕構成-第—薄膜電晶體，閘極 二錄構成:第二薄膜電晶體，閘極、第二汲極與^ 極構成-次薄膜電晶體。當次薄膜電晶體與第二薄膜^曰 體開啟時’次薄膜電晶體之導通電流小於第二薄膜電曰= 之導通電流且成-特定比例。此外’第—晝素電極愈^曰― 薄膜電晶體之第-祕電性連接，而第二祕延伸^二 畫素電極與基板之間’以形成—電容耗合電極。另外 二畫素電極與次薄膜電晶體之第三汲極電性連接 掃描線配置於基板上，且掃描線與閘極f性連接 線與源極電性連接。 胃1 本發明之-實施例中，上述之特定比例例如〇5〜 0.3倍之間。 · 狹缝本發明之-實施例中’上述之第_畫素電極具有多個 狹缝本發明之-實施例中，上述之第二晝素電極具有多個 配線一:施’上述之晝素結構更包括-共用 配線圖案’其配置於基板上且電性連接至一共用電壓。 發一實施例中，上述之共用配線圖案至少部分 〜者弟旦素電極與第二晝素電極之邊緣而延仲。 太私ΐ發r提供—種晝素結構，其適於配置於—基板上， ==構包r薄膜電晶體 '-第-晝素電極、 第-旦素％極、，描線與—資料線。其中，薄膜電曰 體配置於基板上。本發明之_電晶體包括—閘極、、一= 8 1351569 °710050ITW 23689twf.doc/006 極、-第-汲極與-第二沒極。此外，閉極、源極虚第一 ，極構，-主薄膜電日日日體，·、第—汲極與第二沒極構 ^一^膜電晶體。當主薄膜電晶體與次薄膜電晶體開啟 番^人涛膜電晶體之導通電流遠小於主薄膜電晶體之導通 ^且成-特定比例^本發明之第―晝素_與第一汲極 ^連接广部分之第-祕延伸至第二晝素電極與基板 電容綱極。此外’第二晝素電極與次薄 汲極電性連接。另外，上述之掃描線配置 連^板，且掃描線與閘極電性連接，資料線與源極電性 上述之特定比例例如為〇 05〜 本發明之一實施例中 〇·3倍之間。 上述之第一晝素電極具有多個 本發明之一實施例中 狹縫。 上述之第
本發明之一實施例中 狹缝。 配線實施例中，上狀晝素結構更包括一共用 本^日/之基板上且電性連接至一共用電壓。 沿著第二書素二1中’上述之共用配線圖案至少部分 1旦素兒極與弟二晝素電極之邊緣而延伸。 電晶因採科通f流相當小之次薄膜 因此，第:書應之第二畫素電極電性連接。 出多餘的殘留之次薄膜電晶 €何以避免弟二晝素電極之正常欵能，進 9 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 而可有效抑制顯示畫面有影像殘留的問題。 為讓本發明之上述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。 【實施方式】 第一實施例 圖2A是本發明第一實施例之畫素結構示意圖，而圖 2B疋本發明第一實施例之晝素結構之電路示意圖。請同時 參考圖2A與圖2B ’本發明之畫素結構（pixei structure ) 200包括一薄膜電晶體220、一第—晝素電極23〇a、一第 一晝素電極230b、一掃描線240與一資料線250。其中， 溥膜電晶體220配置於一基板210上，並與掃描線240以 及貧料線250電性連接。實務上，開關訊號可以透過掃描 線240之傳遞而將薄膜電晶體22〇開啟，在薄膜電晶體22〇 開啟後顯示訊號可以透過資料線25〇而傳遞至第一畫素電 極230a與第二畫素電極23〇b中。 詳細地說，本發明之薄膜電晶體22〇包括一閘極222、 一半導體層223、一源極224、一第一汲極226a、一第二 汲極f6b與一第三汲極226c。這裡要說明的是，圖2八所 示之薄膜電晶體220為底閘極（bottom gate)之結構，當 然薄膜電晶體220也可以選用頂閘極（top gate)之結構， 在此僅舉例說明，並不刻意限制。 具體而言，掃描線240是與閘極222電性連接，而資 料線250是與源極224電性連接。其中，閘極222可以是 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 掃描線240之部份所延伸而成，而源極224可以是資料線 250之部份延伸而成。這裡要特別說明的是，本發明之閘 極222、源極224與第一汲極226a可構成如圖2B所示之 第一薄膜電晶體220a，而閘極222、源極224與第二汲極 226b可構成如圖2B所示之第二薄膜電晶體220b，而閘極 222、第二汲極226b與第三汲極226c可構成如圖2B所示 之次薄膜電晶體（sub-thin film transistor，sub-TFT ) 220c。
特別的是，當次薄膜電晶體22〇c與第二薄膜電晶體22〇b ，啟時’-欠薄膜電晶體22〇c之導通電流遠小於第二薄膜電 曰曰體220b且成一特定比例。舉例來說，次薄膜電晶體22〇〇 之導通電"IL可為第一薄膜電晶體2勘之導通電流的0.05 至0.3倍之間。
由圖2A與2B可知，本發明之第一晝素電極23〇&可 ”，接觸㈣口 C1而與第—薄膜電晶體2施之第一沒極 ??二電:ί連，。此外’第二薄膜電晶體220b之第二没極 -雷t f第—晝素電極23%與基板210之間，以形成 透過i觸:ί極23Ge。特別的是，第二晝素電極230b可 電晶體22〇c之第三没極 素雷;、般而5，第—晝素電極230a與第二晝 .° 可以具有多個狹縫S，以使液晶（未洽干）倉匕 劃分出多個領域U〇main)。 使液曰曰（未、，曰不）月匕 線』2: 3 f結構2 °。更可包括-共用配 案242至少部^金0上。本發明之共用配線圖 …口者第一晝素電極23〇a與第二晝素電極 11 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/〇〇6 230b之邊緣而延伸。當然，如圖2A所示之共用酉己缘圖案 242也可以選擇性地採用其它形狀’在此僅用以餐 明，並不做侷限。實務上，共用配線圖案242只要電/ 接至一共用電壓即可。 ' 具體而言，在第一薄膜電晶體220a、第二薄犋電晶體 220b與次薄膜電晶體220c開啟後，顯示訊號可緩由=一 薄膜電晶體220a，而傳遞至第一晝素電極230a中。〜、 要說明的是，第一畫素電極230a可與其下方之共用配線圖 案242形成一第一儲存電容Cstl (如圖2B所示），並與 上方彩色遠光基板（c〇l〇r filter)(未繪示）上之共用電極 形成一第一液晶電容Clcl。 此外’第二晝素電極23〇b可與其下方之電容麵合電 極（capacitor-coupling electrode) 230c 麵合（c〇upHng)， 以形成一耦合電容Cc (如圖2B所示），並與共用配線圖 案242形成一第二儲存電容Cst2。另一方面，第二畫素電 極23%可與上方彩色濾光基板（color filter)(未^示） 上之共用電極形成一第二液晶電容Clc2。換言之，第一書 素電極230a與第二晝素電極23〇b能分別具有不同之^ 壓，而使對應第一晝素電極230a與第二晝素電極23%之 液晶（未繪示）能分別呈現不同的傾倒狀態，以達到廣視 角的顯示效果。 、 值得注意的是，由於次薄膜電晶體22〇c之導通電流 極小，因此並不會影響到第二晝素電極23〇b之效能。這裡 要特別說明的是，本發明第二晝素電極23〇b上前次顯示晝 12 1351569
0710050ITW 23689twf.d〇c/〇〇6 面之殘留電荷，可藉由次薄膜電晶體220c而導出，進而能 ^效解決習知之第二晝素電極119b (如圖1所示）會有電 何殘留之問題。如此一來，本發明之晝素結構2〇〇能有效 抑制影像殘留的縣’進而提高顯示品質。這裡要特別說 明的是’次薄膜電晶體22此之導通電流大小可視實際需求 而作適當調整’只要不影響第二畫素電極230b之正常效能 即可。 第一實施例 ，3A是本發明第二實施例之晝素結構示意圖，而圖 3B疋本發明第—實施例之晝素結構之電路圖。請同時參考 圖3 A與圖3B ’本發明之晝素結構細包括—薄膜電晶體 32〇、一第一晝素電極330a、一第二晝素電極330b、一掃 描線340與一資料線350。其中，薄膜電晶體320配置於 :基板310上，並與掃描線34〇以及資料線35〇電性連接。 A務上，開關訊號可以透過掃描線34〇之傳遞而將薄膜電 晶，320 ，在薄膜電晶體32〇開啟後顯示訊號可以透 過貧料線350而傳遞至第一晝素電極33〇&與第二晝素電極 330b 中。 詳細地說’本發明之薄膜電晶體32〇包括一閘極322、 —半導體層323、一源極324、一第一汲極326a與一第二 汲極326b。這裡要說明的是，圖3A所示之薄膜電晶體32〇 為底閘極（bottom gate)之結構，當然薄膜電晶體32〇也 可以選用頂閘極（top gate)之結構，在此僅舉例說明，並 13 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 不刻意限制。 ^上’掃描線34〇是與閘極322電性連接而資料 ^ 50疋與源極324電性連接。其中，閘極可以是掃 描線340之部份所延伸而成，而源極324可以是資料線35〇 之部份延伸而成。這裡要特別說明的是，本發 奶、源極324與第一祕3加可構成如圖3B所示之主 缚膜電晶體320a，而閘極322、第一汲極遍與第二沒極
，可構成如圖3B所示之次薄膜電晶體働。特別的 是二當主薄膜電晶體島與次薄膜電晶體珊開啟時， 次薄膜電晶體32Gb之導通電流遠小於主薄膜電晶體3施 之導通電流且成-特定比例。舉例來說，次薄膜電 320b之導通電流可為主薄膜電晶體32〇&之導通電流的 〇·〇5至0.3倍之間。 ) 由圖3A與3B可知，本發明之第一晝素電極伽可 透過接觸窗開口 C3而與第一汲極326a電性連接。此外， 部分之第-及極326a延伸至第二晝素電極3鳥與基板 310之間，以形成一電容耦合電極33〇(^特別的是，二 畫素電極33Gb可透過接觸窗開σ C4而與次薄膜電晶體 320b之第二汲極326b電性連接。一般而言，第—晝素電 極330a與第二畫素電極330b可以具有多個狹缝s，以使 液晶（未繪示）能劃分出多個領域（d〇main)。 另一方面，本發明之晝素結構3〇〇更可包括一共用配 線圖案342，其配置於基板310上。本發明之共用配線圖 案342至少部分沿著第-晝素電極33()a與第二晝素電極 14 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 330b之邊緣而延伸。當然，如圖3A所示之共用配 342也可以選擇性地採用其它形狀，在此僅用以舉:說 • 明，並無意侷限。實務上，共用配線圖案342只要 接至一共用電壓即可。 迷 實務上，在主薄膜電晶體320a與次薄膜電晶體32% 開啟後，顯示訊號可經由主薄膜電晶體32〇a，而傳遞至第 一畫素電極330a中。這裡要說明的是，第一畫素電極”⑽
• 可與其下方之共用配線圖案342形成一第一儲存電容CsU (如圖所示），並與上方彩色濾光基板（col〇rmter) (未繪示）上之共用電極形成一第一液晶電容Clcl。 此外，第二晝素電極33〇b可與其下方之電容人 極（capacit〇r-coupling electr〇de) 33〇c 搞合（_pling)， 以形成一耦合電容Cc，並與共用配線圖案342形成一第二 =存電容Cst2。另-方面，第二晝素電極33%可與上方 才> 色濾光基板（color filter)(未繪示）上之共用電極形成 _第一液晶電容Clc2。換言之，第一晝素電極3施與第 -畫素電極33Gb能分職有不同之電壓，而使對應第一晝 素電極通與第二畫素電極域之液晶（未繪示）能分 別呈現不同的傾倒狀態，以達到廣視角的顯示效果。 值得注意的是，由於次薄膜電晶體3施之導通電流 f !、因此並不會影響到第二晝素電極3遍之效能。這裡 要特別說明的是，本發明第二晝素電極遍上前次顯示晝 殘留電何’可藉由次薄膜電晶體3勘而導出，進而可 A解决！知之第一晝素電極U外（如圖丄所示）會有電 15 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 ^留之問1如此—來，本發明之畫素結構3 抑制影像㈣的現象，進而提高顯示品f。 2 明的是，次薄膜電晶體伽之導通電流大小可視實^^ 而作適當調整，只要不影響第二畫素電極遍正常^ 即可。 巾欢月& 综上所述’本發明之晝素結構因採用導通電流相
膜電晶體來與電容耦合電極對應之第二畫素電^電 曰連接、° Ml:畫素電極便可藉由本糾之次薄膜兩 曰曰體而導出刖次顯不晝面所殘留一全 電極之效能受到殘留電荷的Μ 一畫素 殘留的現象，並提升顯=良…進而有效抑制影像 限定=發:f以較佳實施例揭露如上’然其並非用以 發明’任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不
=本發明之保護範圍當視後附之申請專二=者 【圖式簡單說明】 圖1疋習知晝素結構之剖面示意圖。 圖2A是本發明第一實施例之晝素結構示意圖。 圖2B是本發明第—實施例之晝素結構之電路示意圖 圖3A是本發明第二實施例之晝素結構示意圖。 S 3B疋本發明第一實施例之晝素結構之電路圖。 【主要元件符號說明】 100、200、300 :晝素結構 16 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 112、210、310 :基板 114、222、322 :閘極 116 :閘絕緣層 ' 117、223、323 :半導體層 118a、224、324 :源極 118b :汲極 118c、230c、330c :電容耦合電極 119a、230a、330a:第一晝素電極 ® 119b、230b、330b :第二畫素電極 120 :保護層 220、320、T :薄膜電晶體： 220a :第一薄膜電晶體 220b :第二薄膜電晶體 220c :次薄膜電晶體 226a、326a :第一汲極 226b、326b :第二汲極 # 226c :第三汲極 240、340 :掃描線 Φ 242、342 :共用配線圖案 250、350 :資料線 320a :主薄膜電晶體 320b :次薄膜電晶體 Cl、C2、C3、C4 :接觸窗開口 Cc :耦合電容 17 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006
Clcl :第一液晶電容 Clc2 :第二液晶電容 Cstl :第一儲存電容 Cst2 :第二儲存電容 PI :配向膜 S :狹縫
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Claims (1)
1351569 0710050ITW 23689twf.doc/〇〇6 十、申請專利範面·· 包括I.-種畫素結構，適於配置於一基板上，該畫素結構_電晶體’配置於該基板上，該薄膜電晶體包括 第—沒極、—第二汲極與一第三汲極，體，ill 極與該第—祕構成—第—薄膜電晶體該間極、該源極與該第二汲極構成該閉極極與該第三難構成“ 該次薄膜電晶體與該第二薄膜電晶體開啟時:―二 薄膜電晶體之導诵雷Ά f认•结— 時在大 B 通U該弟二薄膜電晶體Mo从 且成一特定比例； 體之導通電 第一畫素電極，與該第— 薄膜電 日日體之第〜汲極電 ώ ^^第—畫素電極’該第二祕延伸至該第二查去^ 間’以形成-電容耦合電極，上:ί:极 晶體之第三及極與該第二晝素電極電性連接該-人缚膜電 —掃描線，配置於該基板上， 你 連接；以及 柯拖線與該閘極電性 一資料線，與該源極電性連接。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之蚩 定比例為0.〇5〜〇·3倍之間。 里構，其中該特 3. 如申請專利範圍第i項所述之晝素 一晝素電極具有多個狹縫。 ’、 /、中該第 (如申請專鄕㈣丨項所述之晝素結構，其中該第 性連接； 19 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 一晝素電極具有多個狹缝。 5·如申請專利範圍第1項所述之晝素結構，更包括一 共用配線圖案，配置於該基板上，且電性連接至一共用電 壓。 6.如申請專利範圍第5項所述之晝素結構，其中該共 用配線圖案至少部分沿著該第一畫素電極與該第二晝素電 極之邊緣而延伸。 包括 7.一種晝素結構，適於配置於一基板上，該書素結構 ——薄臈電晶體，配置於該基板上，該薄膜電晶體包括 :Γ源極、—第一汲極、一第二汲極，其中該閘極、 二二偽、該第—没極構成—主薄膜電晶體，該閘極、該第 /、該第二汲極構成一次薄膜電晶體，其中告令主薄 薄膜電晶體開啟時，該次薄膜二ί 電^於=賴電㈣之導通電流且成—特定比例； —弟一畫素電極，與該第一汲極電性連接； —第二晝素電極，部分之該第— 素電極與該基核門一一 延伸至該第二畫 膜攀曰駚墙 θ /成一電谷耦合電極，JL中欠簿 、電曰曰二祕與該第二晝錢 接中。〜專 —掃描線，配置於該美妬μ ^电汪逑接， 連接；以及 土 ’该掃描線與該閘極電性 —貧料線，與該源極電性連接。 ^ 8.如申請專利範圍第7項所述 疋比例為0.05〜0.3倍之間。 〈息素結構，其中該特 20 1351569 0710050ITW 23689twf.doc/006 9. 如申請專利範圍第7項所述之晝素結構，其中該第 一晝素電極具有多個狹缝。 10. 如申請專利範圍第7項所述之晝素結構，其中該第 二畫素電極具有多個狹缝。 11. 如申請專利範圍第7項所述之晝素結構，更包括一 共用配線圖案，配置於該基板上，且電性連接至一共用電 壓。 12. 如申請專利範圍第11項所述之畫素結構，其中該 共用配線圖案至少部分沿著該第一晝素電極與該第二晝素 電極之邊緣而延伸。
21
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