液晶显示面板、像素结构及像素结构制作方法

专利名称：液晶显示面板、像素结构及像素结构制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平面显示面板、像素结构及像素的制作方 法，特别涉及一种液晶显示面板、像素结构及像素结构的制作方 法。
背景技术：
随着高科技的发展，数字化的视频或影像装置己经成为在一般曰
常生活中所常见的产品。就目前而言，传统的阴极射线管(CRT)所 制造的显示装置，因具有体积大且耗电高的缺点，因此，各种平面显 示装置不断地被开发出来，例如液晶显示器(liquid crystal display, 1XD)、场发射显示器(field emission display, FED)及 等离子体显示面板(plasma display panel, PDP)等，而在这些平 面显示装置中，又以液晶显示器为技术最纯熟且最普及化的一项产
叩o
请参照图1A，其为公知液晶显示装置1的结构示意图。液晶显 示装置1主要包括背光模块11以及液晶显示面板12。背光模块11 提供均匀的背光源给液晶显示面板12。
如图1A与IB所示，液晶显示面板12包含彩色滤光片基板121、 薄膜晶体管基板122，以及填充于彩色滤光片基板111与薄膜晶体管 基板122间的液晶层123。另外，彩色滤光片基板121具有基板121a， 以及设置于基板121a的彩色滤光层121b、黑色矩阵层121c (black matrix)及对向电极121d，其中，彩色滤光片基板121与薄膜晶体 管基板122间具有多个间隔物124 (spacer)(图IB仅以一个表示)。 如图1C所示，薄膜晶体管基板122上还包括有多个次像素S。
通常，相邻的两条数据线122a与相邻的二条扫描线122b可围绕 出一个次像素S， 一般定义三个相互并设且分别代表红、绿、蓝的次
像素S称为一个像素P。另外，次像素S除了具有数据线122a与扫 描线122b之外，还包含储存电容电极122c (storage capacitor electrode)、薄膜晶体管122d (TFT)以及像素电极122f (pixel electrode)。通过数据线122a与扫描线122b输入信号，以控制各薄 膜晶体管122d驱动各次像素S显示正确画面。
此外，各次像素S还包含公用线122g (common line),其对应 于扫描线122b平行设置，而图IC所示的储存电容电极122c形成于 公用线122g之上，以形成储存电容Cst，此种型态的储存电容C"又称 为"储存电容在公用线上(Cst on Co腿on)"的型态。
常用结构中，液晶显示面板12利用彩色滤光片基板121所具有 的黑色矩阵层121c，来覆盖薄膜晶体管122d、储存电容电极122c以 及其他不具有像素电极122f的非用于显示的区域，以防止次像素S 间的漏光情形发生。
此外，在将彩色滤光片基板121与薄膜晶体管基板122利用机械 方式对位组装为面板时，其具有一定的对位误差，因此公知技术中利 用增加黑色矩阵层121c的面积范围，以在组合彩色滤光片基板121 与薄膜晶体管基板122后，防止次像素S边缘区域因对位误差而造成 黑色矩阵层121c遮光不良的漏光问题。然而，如此一来将会造成像 素电极122f与黑色矩阵层121c间具有重叠区域A (如图1C中疏斜 线与网点重叠区域所示)，且重叠区域A的最窄距离D通常需大于6 ym，以克服因机械方式组合所造成的对位误差。因此，利用上述方 法不但降低了像素P的开口率，更影响液晶显示面板12显示画面的 品质。

发明内容
鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种液晶显示面板、像素结 构及像素结构制作方法，具有较好的开口率的优点。
因此，为达上述目的，依本发明的像素结构包含第一基板、第一 金属层、绝缘层、第二金属层、保护层、第一像素电极及第二像素电 极。其中，第一金属层设置于第一基板上，绝缘层设置于第一金属层
上，第二金属层设置于绝缘层上并具有第一电容电极，保护层设置于 第二金属层上，且保护层具有第一开口，第一像素电极设置于保护层 上，并通过第一开口与第二金属层电连接，第二像素电极设置于保护 层上，第二像素电极与第一像素电极相邻设置，且第二像素电极与第 一像素电极之间具有间隔，第二金属层对应间隔设置，以使第一电容 电极与第二像素电极具有重叠区域。
此外，为达上述目的，依本发明的液晶显示面板，包含多个像素 结构与一个驱动器，其中，各像素结构具有第一基板、第一金属层、
绝缘层、第二金属层、保护层、第一像素电极及第二像素电极，第一 金属层设置于第一基板上，绝缘层设置于第一金属层上，第二金属层 设置于绝缘层上并具有第一电容电极，保护层设置于第二金属层上， 且保护层具有第一开口，第一像素电极设置于保护层上，并通过第一 开口与第二金属层电连接，第二像素电极设置于保护层上，第二像素 电极与第一像素电极相邻设置，且第二像素电极与第一像素电极之间 具有间隔，第二金属层对应间隔设置，以使第一电容电极与第二像素 电极具有重叠区域，而驱动器驱动各像素结构。
此外，为达上述目的，依本发明的像素结构制作方法，包含以下 步骤形成第一金属层于第一基板上、形成绝缘层于第一金属层上、 形成具有第一电容电极的第二金属层于绝缘层上、形成保护层于第二 金属层上、在保护层形成第一开口，以及形成第一像素电极与第二像 素电极于保护层上，其中，第一像素电极通过第一开口与第二金属层 电连接，第二像素电极与第一像素电极相邻设置，且第二像素电极与 第一像素电极之间具有间隔，第二金属层对应间隔设置，以使该第一 电容电极与该第二像素电极具有重叠区域。
综上所述，依本发明的液晶显示面板、像素结构及像素结构 制作方法，由于第二金属层对应第一像素电极与第二像素电极间 的间隔设置，以使第二金属层中的第一电容电极与第二像素电极 间具有重叠区域，在本实施例中，重叠区域的最窄距离可小于6 Um。较之常用技术而言，本发明的液晶显示面板、像素结构及 像素结构制作方法确实增加像素结构的开口率。此外，在实施例
中，第二金属层的第二电容电极与公用线的重叠面积范围较小， 因而可减少公用线设置的面积范围，同样更可增加像素结构的开 口率，确实有助于液晶显示面板显示画面品质的提升。


图1A为公知的液晶显示装置的结构示意图1B为公知的液晶显示面板的结构示意图1C为公知的薄膜晶体管基板的结构示意图2为本发明优选实施例的液晶显示面板的示意图3为本发明优选实施例的像素结构的示意图4为本发明优选实施例的像素结构的剖面图，其为沿图3中 B-B剖线的剖面图5为本发明优选实施例的像素结构的另一剖面图，为沿图3中
C-C剖线的剖面图；以及
图6为本发明优选实施例的像素结构制作方法的流程图。
具体实施例方式
以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施例的液晶显示面 板、像素结构及像素结构制作方法。
请参阅图2，其为本发明优选实施例的液晶显示面板2，包含多 个像素结构PS与两个驱动器30、 31。其中，液晶显示面板2以薄膜 晶体管液晶显示面板 (thin film transistor liquid crystal display panel, TFT LCD panel)为例，驱动器30、 31驱动这些像 素结构PS。另外，这些像素结构PS可呈行列排列，而形成阵列 (array)。此外，液晶显示面板2具有多条数据线与多条扫描线，且 各数据线与各扫描线垂直相交，而相邻的数据线n、 n+1与相邻的扫 描线m、 m+1所定义出来的区域即为一次像素S。 一般来说，三个分 别代表红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的次像素S称为像素P，而于本实 施例中的像素结构PS具有两个以上的次像素S，且像素结构PS可为 同像素P的次像素S所构成，或是由不同像素P的次像素S所构成。
接着，请参阅图3与图4，其中，图4为沿图3中B-B剖线的剖 面示意图，其显示像素结构PS具有第一基板21、第一金属层22、绝 缘层23、第二金属层24、保护层25、第一像素电极26及第二像素 电极27。
在本实施例中，第一基板21可为玻璃基板，多个薄膜晶体管设 置于第一基板21，图3中以两个薄膜晶体管TFT1、 TFT2为例，且薄 膜晶体管TFT1与第一像素电极26电连接，薄膜晶体管TFT2与第二 像素电极27电连接。
第一金属层22设置于第一基板21上。如图3所示，第一金属层 22具有扫描线(scan line) m及公用线(common line) 221，其中， 薄膜晶体管TFT1的栅极连接至扫描线m，而公用线221实质上平行 于扫描线m设置。另外，第一金属层22还具有扫描线m+l，薄膜晶 体管TFT1的栅极连接至扫描线m+l。
如图4所示，绝缘层23设置于第一金属层22上，以绝缘第一金 属层22及第二金属层24，绝缘层23的材质可为氮化硅(SiNx)。
第二金属层24 (如图中蜂巢状纹路所示)设置于绝缘层23上。 请参阅图3，第二金属层24具有第一电容电极241、第二电容电极 242及数据线n，其中，数据线n传送相对应的画面信号至各个次像 素S，且数据线n与扫描线m垂直相交，第一电容电极241与扫描线 m实质上平行且对应地设置。
此外，第一金属层22的扫描线m沿数据线n的延伸方向上具有 第一长度Ll，第二金属层24的第一电容电极241沿数据线n的延伸 方向上具有第二长度L2，且第一长度Ll小于第二长度L2设置。另 外，如图4所示，第一电容电极241与扫描线m形成第一储存电容 (storage capacity) Cstl。
请参阅图4，保护层25设置于第二金属层24上并具有第一开口 251，且保护层25的材质可为氮化硅(SiNx)。在本实施例中，第一 开口 251位于扫描线m之上。第一像素电极26设置于保护层25上， 并通过第一开口 251与第二金属层24的第一电容电极241电连接。
第二像素电极27设置于保护层25上，第二像素电极27相邻第 一像素电极26设置，且第二像素电极27与第一像素电极26之间具 有间隔I，而第二金属层24的第一电容电极241对应间隔I设置。 另外，请同时参阅图3与图4，第二金属层24的第一电容电极241 与第二像素电极27具有重叠区域A，而重叠区域A的最窄距离Dl小 于6um，在本实施例中，重叠区域A的最窄距离D1以2um为例。
请参阅图5，其为沿图3中C-C剖线的剖面示意图，第二金属层 24的第二电容电极242实质平行并对应公用线221设置，且第二电 容电极242与公用线221之间形成第二储存电容(storage capacity) Cst2。如此一来，薄膜晶体管TFTl经由扫描线m+l启动后即可对第一 储存电容Cst 1与第二储存电容Cst2进行充电，使得电荷保存于电容中， 以留到下一次画面更新时使用。
此外，保护层25还具有第二开口 252，其位于公用线221之上， 第一像素电极26通过第二开口 252与第二电容电极242电连接。
如图4与图5所示，在本实施例中，像素结构PS还包含第二基 板28，其设置于第一像素电极26与该第二像素电极27之上。在本 实施例中，第二基板28可为玻璃基板，第二基板28面对第一基板 21的表面上依序设置有彩色滤光层281及对向透明电极层282，且第 二基板28与第一基板21间具有液晶层L。在本实施例中，像素结构 PS还包含黑色矩阵层29，设置于第二基板28上，如图3所示，黑色 矩阵层29于对应第一像素电极26与第二像素电极27分别设有第一 开口区域291与第二开口区域292。在本实施例中，第一开口区域291 与第二开口区域292间具有开口连通区域293，开口连通区域293对 应于第二金属层24的第一电容电极241设置。
由于，第二金属层24的第一电容电极241对应第一像素电极26 与第二像素电极27间的间隔I设置，于是，第一电容电极241具有 遮挡间隔I处非用于显示的光线的作用，以取代在公知技术中黑色矩 阵层121c的角色，使得第二基板28对应间隔I的位置不需设置黑色 矩阵层29，而且，第一电容电极241与第二像素电极27重叠区域A 的最窄距离Dl可设置为小于公知黑色矩阵层121c与像素电极122f 的重叠区域A的最窄距离D，可见确实可增加像素结构PS的开口率。
换句话说，本实施例的第一电容电极241具有遮光的功用。由于 第一电极电容241经由薄膜晶体管工艺中的光刻、蚀刻等图案化工艺 所形成，较之一般机械对位组合第一基板21与第二基板28的工艺更 为精准，故其与间隔I的对位误差较之公知利用机械方法来组合的对 位误差小了许多，因此为防止对位误差所设置重叠区域A最窄距离 Dl可小于公知的最窄距离D，仍可发挥遮光功能而避免漏光的情形产 生。
此外，由于本实施例的像素结构PS中同时具有第一储存电容CU 与第二储存电容Cst2，因此，相对于公知技术中只有一个位于公用线 221上的储存电容C"而言，本实施例可更进一步縮小第二储存电容 Cst2,也就是位于公用线221上的第二电容电极242的重叠面积范围， 进而能减少公用线221的面积范围。如此一来，具有另一增加像素结 构PS开口率的效果，进而更加提升液晶显示面板2显示画面的品质。
接着，请参阅图6，其为本发明优选实施例的像素结构PS制作 方法的流程图，以下配合流程图，说明本发明优选实施例的像素结构 PS制作方法。
首先，在步骤S1中，形成第一金属层22于第一基板21上。其 中，第一基板21可为玻璃基板。另外，二薄膜晶体管TFT1、 TFT2 分别设置于第一基板21上，且薄膜晶体管TFT1与第一像素电极26 电连接，薄膜晶体管TFT2与第二像素电极276电连接。在本实施例 中，第一金属层22具有扫描线m与公用线221，其中，薄膜晶体管 TFT1的栅极连接至扫描线m，而公用线221实质上平行于扫描线m设 置。另外，第一金属层22更具有扫描线m+l，薄膜晶体管TFT1的栅 极连接至扫描线m+l。
接着，如图4与图5所示，在步骤S2中，形成绝缘层23于第一 金属层22上。
然后，在步骤S3中，形成第二金属层24于绝缘层23上。如图 3所示，在本实施例中，第二金属层24具有第一电容电极241(如图 4所示)、第二电容电极242(如图5所示)及数据线n。其中，数据线 n传送相对应的画面信号至各个次像素S，且数据线n与扫描线m垂
直相交，第一电容电极241与扫描线m实质上平行且对应设置。此外， 第一金属层22沿数据线n的延伸方向上具有第一长度Ll，第二金属 层24的第一电容电极241沿数据线n的延伸方向上具有第二长度L2， 且第一长度Ll小于第二长度L2设置。另外，如图4所示第二金属层 24的第一电容电极241与扫描线m间形成第一储存电容(storage capacity) Cstl，如图5所示，第二金属层24的第二电容电极242与 公用线221之间形成第二储存电容(storage capacity) Cst2。如此 一来，薄膜晶体管TFT1经由扫描线m+1启动后即可对第一储存电容 Cstl与第二储存电容Cst2进行充电，使得电荷保存于电容中，以留到 下一次画面更新时使用。
在步骤S4中，形成保护层25于第二金属层24上，且在保护层 25形成第一开口251。如图5所示，本实施例中，第一开口251位于 扫描线m上。此外，如图6所示，保护层25还包含第二开口 252, 第二开口 252位于公用线221之上。
在步骤S5中，形成第一像素电极26与第二像素电极27于保护 层25上，第一像素电极26通过第一开口 251与第二金属层24的第 一电容电极241电连接，第二像素电极27与第一像素电极26之间具 有间隔I，第二金属层24对应间隔I设置。另外，如图3所示，第 二金属层24的第一电容电极241与第二像素电极27具有重叠区域A， 而本实施例中的第一电极电容241可经由薄膜晶体管工艺中的光刻、 蚀刻等图案化工艺所形成，重叠区域的最窄距离D1以2"m为例。
在本实施例中，还包含步骤S6，设置第二基板28于第一像素电 极26与第二像素电极27之上，本实施例中，第二基板28可为玻璃 基板，且第一基板21与第二基板28之间具有液晶层L。
于本实施例中，还包含步骤S7，设置黑色矩阵层29于第二基板 28上。如图3所示，黑色矩阵层29在对应第一像素电极26与第二 像素电极27分别设有第一开口区域291与第二开口区域292，且第 一开口区域291与第二开口区域292间具有开口连通区域293，开口 连通区域293对应第二金属层24的第一电容电极241所设置。
经由上述制作方法。由于第二金属层24的第一电容电极241对
应于第一像素电极26与第二像素电极27间的间隔I设置，而可降低 黑色矩阵层29的设置范围，而第二金属层24的第一电容电极241与 第二像素电极27的重叠区域A的最窄距离Dl可较小，因此具有提高 开口率的作用。
请参阅图4，其为本实施例的像素结构PS，包含第一基板21、 第一金属层22、绝缘层23、第二金属层24、第一像素电极26及第 二像素电极27。由于，第一基板21、第一金属层22、绝缘层23、第 二金属层24、第一像素电极26及第二像素电极27与之前所述的实 施例的第一基板21、第一金属层22、绝缘层23、第二金属层24、第 一像素电极26及第二像素电极27具有相同结构，在此给予相同标号 且不再赘述。
承上所述，依本发明的液晶显示面板及其像素结构与像素结构制 作方法，由于第二金属层的第一电容电极对应第一像素电极与第二像 素电极间的间隔设置，以使第二金属层中的第一电容电极与第二像素 电极间具有重叠区域，在本实施例中，重叠区域的最窄距离可小于6 Mm,相较常用技术而言，本发明的液晶显示面板、像素结构及像素 结构制作方法确实增加像素结构的开口率。此外，在本实施例中，第 二金属层的第二电容电极与公用线的重叠面积范围较小，因而减少公 用线设置范围，同样更增加像素结构的开口率，确实有助于液晶显示 面板显示画面品质的提升。
以上所述仅为举例性，而非为限制性的。任何未脱离本发明的精 神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要 求书中。
权利要求
1.一种像素结构，包含第一基板；第一金属层，其设置于所述第一基板上；绝缘层，其设置于所述第一金属层上；第二金属层，其设置于所述绝缘层上，且所述第二金属层具有第一电容电极；保护层，其设置于所述第二金属层上，且所述保护层具有第一开口；第一像素电极，其设置于所述保护层上，并通过所述第一开口与所述第二金属层电连接；以及第二像素电极，其设置于所述保护层上，所述第二像素电极与所述第一像素电极相邻设置，且所述第二像素电极与所述第一像素电极之间具有间隔，所述第二金属层对应所述间隔设置，以使所述第一电容电极与所述第二像素电极具有重叠区域。
2、 如权利要求1所述的像素结构，其中所述重叠区域的最窄距 离小于6um。
3、 如权利要求1所述的像素结构，其中所述第一金属层具有扫 描线，所述扫描线与所述第一电容电极实质上平行且对应设置。
4、 如权利要求3所述的像素结构，其中所述第二金属层具有数 据线，所述扫描线在所述数据线延伸方向上具有第一长度，所述第一 电容电极在所述数据线延伸方向上具有第二长度，所述第一长度小于 所述第二长度。
5、 如权利要求3所述的像素结构，其中所述第一开口位于所述 扫描线之上，所述第一像素电极通过所述第一开口与所述第一电容电 极电连接。
6、 如权利要求1所述的像素结构，其中所述第一金属层具有公 用线，所述第二金属层具有第二电容电极，所述第二电容电极实质上 平行并对应所述公用线设置。
7、 如权利要求6所述的像素结构，其中所述保护层具有第二开 口，所述第二开口位于所述公用线上，所述第一像素电极通过所述第 二开口与所述第二电容电极电连接。
8、 如权利要求1所述的像素结构，还包含第二基板，其设置于所述第一像素电极与所述第二像素电极之 上；以及黑色矩阵层，其设置于所述第二基板上，所述黑色矩阵层在对应 所述第一像素电极与所述第二像素电极分别设有第一开口区域与第 二开口区域。
9、 如权利要求8所述的像素结构，其中所述第一开口区域与所 述第二开口区域具有开口连通区域，所述开口连通区域对应所述第一 电容电极设置。
10、 如权利要求1所述的像素结构，还包含薄膜晶体管，其设置于所述第一基板上，且与所述第一像素电极 电连接。
11、 一种像素结构制作方法，包含 形成第一金属层于第一基板上； 形成绝缘层于所述第一金属层上；形成第二金属层于所述绝缘层上，且所述第二金属层具有第一电 容电极； 形成保护层于所述第二金属层上且在所述保护层形成第一开口 ；以及形成第一像素电极与第二像素电极于所述保护层上，所述第一像 素电极通过所述第一开口与所述第二金属层电连接，所述第二像素电 极与所述第一像素电极相邻设置，且所述第二像素电极与所述第一像 素电极之间具有间隔，所述第二金属层对应所述间隔设置，所述第一 电容电极与所述第二像素电极具有重叠区域。
12、 如权利要求ll所述的像素结构制作方法，其中所述重叠区 域的最窄距离小于6um。
13、 如权利要求11所述的像素结构制作方法，其中所述第一金 属层具有扫描线，所述扫描线与所述第一 电容电极实质上平行且对应 设置。
14、 如权利要求13所述的像素结构制作方法，其中所述第二金 属层具有数据线，所述扫描线在所述数据线延伸方向上具有第一长 度，所述第一电容电极在所述数据线延伸方向上具有第二长度，所述 第一长度小于所述第二长度。
15、 如权利要求14所述的像素结构制作方法，其中所述第一开 口位于所述扫描线之上，所述第一像素电极通过所述第一开口与所述 第一电容电极电连接。
16、 如权利要求11所述的像素结构制作方法，其中所述第一金 属层具有公用线，所述第二金属层具有第二电容电极，所述第二电容 电极实质上平行并对应所述公用线设置。
17、 如权利要求16所述的像素结构制作方法，其中所述保护层 具有第二开口，所述第二开口位于所述公用线上，所述第一像素电极 通过所述第二开口与所述第二电容电极电连接。
18、 如权利要求12所述的像素结构制作方法，还包含 设置第二基板于所述第一像素电极与所述第二像素电极之上；以及设置黑色矩阵层于所述第二基板上，且所述黑色矩阵层于对应所 述第一像素电极与所述第二像素电极分别设有第一开口区域与第二 开口区域。
19、 如权利要求18所述的像素结构制作方法，其中所述第一开 口区域与所述第二开口区域具有开口连通区域，所述开口连通区域对应所述第一电容电极设置。
20、 如权利要求ll所述的像素结构制作方法，还包含 形成薄膜晶体管于所述第一基板上且与所述第一像素电极电连接。
全文摘要
一种像素结构包含第一基板、第一金属层、绝缘层、第二金属层、保护层、第一像素电极及第二像素电极。第一金属层、绝缘层、第二金属层及保护层依序设置于第一基板上，而第一像素电极与第二像素电极设置于保护层上，第二金属层具有第一电容电极，保护层具有第一开口，第一像素电极通过第一开口与第二金属层电连接，第一像素电极与第二像素电极相邻设置，且第一像素电极与第二像素电极间具有间隔，第二金属层对应间隔设置，以使第一电容电极与第二像素电极具有一重叠区域。本发明还公开了一种液晶显示面板与一种像素结构的制作方法。
文档编号G02F1/1362GK101373303SQ200710141720
公开日2009年2月25日 申请日期2007年8月21日 优先权日2007年8月21日
发明者吴永良, 汪安昌 申请人:奇美电子股份有限公司