CN100456090C

CN100456090C - 液晶显示器及其薄膜晶体管基板

Info

Publication number: CN100456090C
Application number: CNB2006101363421A
Authority: CN
Inventors: 林雪惠
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: CN1932591A

Abstract

一种液晶显示器，主要包含设于一薄膜晶体管基板上的多个像素电极、扫描线路、数据线路以及辅助电容线，以及设于一彩色滤光片基板上的光遮蔽阵列。每一个数据线路在两相邻扫描线路之间弯折成一第一部分、一第二部分以及连接于所述第一部分与第二部分之间的两连接部，所述第一部分与第二部分分别为两相邻像素电极的相对侧边部分所覆盖。每一辅助电容线路各具有一平行于所述扫描线路的主体以及一由该主体往外延伸的延伸部，其中每一辅助电容线路的延伸部位于数据线路的两连接部之间。

Description

液晶显示器及其薄膜晶体管基板

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器，特别涉及一种具有储存电容组件(storagecapacitor)的液晶显示器。

背景技术

因为尺寸小以及低耗电而推出的平面面板显示装置有液晶显示器、电浆显示面板(PDP：Plasma Display Panel)、场致发光显示器(ELD：Electroluminescent Display)及真空发光显示器(VFD：Vacuum FluorescentDisplay)。在这些平面面板显示装置中，尽管各自具有不同的缺点，但由于画质佳及电力消耗低，液晶显示器的研发活动仍最为活跃。

不同于现有的单块晶体管(monolithic transistor)形成于一半导体基材，薄膜晶体管是以堆积数层薄膜于一基材上制造而成的。因此薄膜晶体管具有较单块晶体管简单及容易制造的结构。因此，薄膜晶体管已被广泛地使用于例如作为大尺寸电子装置(如液晶显示器)的开关组件上。为了使薄膜晶体管液晶显示器的影像具有一致性，写入操作中由数据线路施以的信号电压必须在另一信号接收前的一特定时间内保持固定。因此，为增进显示器的影像质量，一般在每个像素区域会设有一储存电容组件(storage capacitor)。

图1所示为一现有薄膜晶体管液晶显示器的一像素配置图(pixellayout)。如图所示，多条扫描线路2与数据线路5呈矩阵排列形成在基板1上。像素区域是指两相邻扫描线路以及两相邻数据线路所围的区域。每一个像素区域设有一像素电极4，其通过一漏极7与一半导体层3连接。该半导体层3形成在扫描线路2上并通过一源极6与数据线路5连接。此外，每一个像素区域设有一电容电极10。

由于液晶显示器需要有较佳的显示亮度而同时又要节省能源消耗，因此开口率越高越好。为了获得较高的开口率(aperture ratio)(即可透光区域的比例)，目前已发展出一种将像素电极重迭在数据线路上的液晶显示器。然而，此种结构会导致像素电极与数据线路之间耦合电容(Csd：couplingcapacitance)的增加。虽然如果将像素电极两侧与相邻数据线路所产生的耦合电容Csd1/Csd2保持一致时，可以有效降低耦合电容对影像质量所造成的不利影响。然而，由于像素电极与数据线路是利用不同的光刻工艺形成，因此像素电极与数据线路之间很难完全对准。因此，当有对位误差产生时，在像素电极两侧与相邻数据线路所产生的耦合电容Csd1/Csd2将无法保持一致，而导致不均匀显示。

因此，美国第6633360号专利揭示一种具有S型数据线路8的液晶显示器(参见图2)，用以解决上述因工艺偏移而产生Csd变异量的问题。但考虑组立的精确度以避免漏光，设于彩色滤光片基板上的遮光层(BM：BlackMatrix)9一般会设计成宽得足以完全覆盖S型数据线路8；然而，这将造成液晶显示器开口率大幅下降。此外，电容电极10一般是以不透光的导电金属例如铝、铬、钽或钼形成，因而会进一步造成开口率(aperture ratio)(即可透光区域的比例)下降。

综上所述，如何能够提供一种能同时解决Csd变异量产生以及开口率下降的问题的液晶显示器及其薄膜晶体管基板，遂成为目前亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种能同时解决Csd变异量产生并提高开口率的液晶显示器及其薄膜晶体管基板，以克服和改善上述现有技术的问题。

本发明的另一目的在于提供一种能提高储存电容容量的液晶显示器及其薄膜晶体管基板。

本发明提供一种液晶显示器，至少包含：

一第一基板；

一第二基板；

一液晶层，设于所述第一基板与第二基板之间；

多条扫描线路，设于所述第一基板上，所述扫描线路彼此平行；

多条数据线路，设于所述第一基板上，所述数据线路彼此平行且与所述扫描线路垂直，所述扫描线路与数据线路形成多个矩阵排列的像素区域，每一像素区域是由两相邻扫描线路以及两相邻数据线路所界定，其中每一数据线路在两相邻扫描线路之间弯折成一第一部分、一第二部分以及连接于该第一部分与第二部分之间的两连接部；

多个像素电极，分别设于所述像素区域，每一数据线路的第一部分与第二部分分别为两相邻像素电极的相对侧边部分所覆盖；

多个薄膜晶体管，分别连接于所述像素电极并且设在多条扫描线路与数据线路交叉处；及

多个辅助电容线路，其各具有一平行于所述扫描线路的主体以及一由所述主体往外延伸的延伸部，

其中，在每一像素区域内，所述辅助电容线路的延伸部位于相对应数据线路的所述两连接部之间。

还包含一光遮蔽阵列，设于所述第二基板上，且所述辅助电容线路的延伸部被所述光遮蔽阵列所覆盖。

所述辅助电容线路的延伸部相邻于所述数据线路的第二部分。

所述数据线路的两连接部之一位于相对应扫描线路上方而作为所述薄膜晶体管的一源极。

所述数据线路的另一连接部位于两相邻扫描线路的中间并平行于该扫描线路，且横跨两相邻像素区域。

每一像素区域还设有：

一辅助电容电极；

一连接线路，用以将所述薄膜晶体管的漏极连接至所述辅助电容电极；

及

一接触窗，用以电性连接所述辅助电容电极与所述像素电极，使得所述辅助电容电极与所述像素电极共同作为所述辅助电容线路的相反电极，

其中，所述连接线路全部位于所述数据线路的两连接部之间。

所述第二基板还设有一光遮蔽阵列，且所述薄膜晶体管的源极和漏极以及所述连接线路完全被所述光遮蔽阵列所覆盖。

所述辅助电容线路的主体的延伸方向与所述数据线路的第二部分相交，所述辅助电容线路的延伸部的延伸方向平行于所述数据线路的第二部分。

所述数据线路的第一部分还包含一突伸部，设于所述扫描线路上方而作为所述薄膜晶体管的一源极。

所述第二基板还设有一光遮蔽阵列，且每一所述像素区域还设有：

一辅助电容电极；

一连接线路，用以将所述薄膜晶体管的漏极连接至所述辅助电容电极；及

其中，在所述像素区域中，所述光遮蔽阵列具有一扩张部覆盖所述薄膜晶体管的源极和漏极以及所述连接线路的至少一部分。

一辅助电容电极；

其中，所述光遮蔽阵列完全覆盖所述薄膜晶体管的源极和漏极以及覆盖至少一部分的连接线路。

所述连接线路至少有一部分位于所述数据线路的两连接部中的一个连接部和与该一个连接部相邻的扫描线路之间。

本发明还提供一种薄膜晶体管基板，具有矩阵排列的多个像素区域，所述薄膜晶体管基板至少包含：

多条扫描线路，所述扫描线路彼此平行；

多条数据线路，所述数据线路彼此平行且与所述扫描线路垂直，所述扫描线路与数据线路形成多个矩阵排列的像素区域，每一个像素区域为两相邻扫描线路以及两相邻数据线路所界定，其中每一个数据线路在两相邻扫描线路之间弯折成一第一部分、一第二部分以及连接于所述第一部分与第二部分之间的两连接部；

多个像素电极，分别设于所述像素区域，每一个数据线路的所述第一部分与第二部分分别为两相邻像素电极的相对侧边部分所覆盖；

多个薄膜晶体管，分别连接于所述像素电极并且设在多条闸线路与数据线路交叉处；及

所述数据线路的另一连接部位于两相邻扫描线路的中间并平行于所述扫描线路，且横跨两相邻像素区域。

每一像素区域还设有：

一辅助电容电极；

及

所述像素区域还设有：

一辅助电容电极；

其中所述连接线路至少有一部分位于所述数据线路的两连接部中的一个连接部和与该一个连接部相邻的扫描线路之间。

由上述可知，用于本发明的液晶显示器主要包含设于一薄膜晶体管基板上的多个像素电极、扫描线路、数据线路以及辅助电容线，以及设于一彩色滤光片基板上的光遮蔽阵列。

为达上述以及其它目的，每一数据线路在两相邻扫描线路之间弯折成一第一部分、一第二部分以及连接于该第一部分与第二部分之间的两连接部。所述第一部分与第二部分分别为两相邻像素电极的相对侧边部分所覆盖，用以有效减少像素电极与数据线路之间对位误差所造成Csd变异量产生的不良影响。每一辅助电容线路各具有一平行于所述扫描线路的主体以及一由该主体往外延伸的延伸部。

值得注意的是，每一辅助电容线路的延伸部位于相对应数据线路的两连接部之间。较佳地，每一辅助电容线路的延伸部的一部分或全部被该光遮蔽阵列所覆盖。因此，虽然辅助电容线路一般以不透光的导电金属形成，但因为该延伸部完全位于光遮蔽阵列所覆盖的区域内，所以该延伸部可提供额外的储存电容，而又不会减少可透光区域的面积。

在根据本发明另一实施例中，连接于形成在该薄膜晶体管基板上的漏极与辅助电容电极之间的连接线路至少有一部分位于相对应数据线路的连接部与一相邻扫描线路之间，以提供较大的可透光区域。

在根据本发明又一实施例中，每一数据线路的第一部分还具有一突伸部(位于该扫描线路上方)作为源极。

综上所述，通过上述的储存电容设计，本发明能于可解决Csd变异量产生的数据线路的结构下，通过减少不透光区域面积(即减少辅助电容线路不透光主体的面积)来增加可透光区域的面积；同时，利用辅助电容线路的延伸部所提供的额外储存电容来提供足够的储存电容。因此，利用本发明储存电容设计的液晶显示器具有高开口率而仍可提供足够的储存电容的优点。

附图说明

图1为现有薄膜晶体管液晶显示器的像素配置图(pixel layout)；

图2为另一现有薄膜晶体管液晶显示器的像素配置图；

图3为根据本发明一实施例的液晶显示器的像素配置图；

图4为根据本发明另一实施例的液晶显示器的像素配置图；

图5为根据本发明另一实施例的液晶显示器的像素配置图。

主要组件符号说明：

1 基板 2 扫描线

3 半导体层 4 像素电极

5 数据线路 6 源极

7 漏极 8 数据线路

9 遮光层

112 扫描线路 115 数据线路

115a 第一部分 115b 第二部分

115c 连接部 115d 连接部

115e 突伸部 116 源极

117 漏极 122 像素电极

124 辅助电容线路 124a 主体

124b 延伸部 125 辅助电容电极

126 薄膜晶体管 130 接触窗

140 遮光层 140a 扩张部

142 连接线路

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

图3所示为根据本发明一实施例的液晶显示器100的像素配置图(pixell ayout)。根据本发明的液晶显示器主要包含一液晶层(未示于图中)密封于一第一基板与一第二基板之间。

参照图3，多条扫描线路112平行地排列设在第一基板上，多条彼此平行的数据线路115以与扫描线路112垂直的方向延伸设在第一基板上。第一基板还设有独立配线的辅助电容线路124，其与扫描线路112平行。多条扫描线路112与数据线路115配置形成多个矩阵排列的像素区域，这些扫描线路112以及数据线路115通过一栅绝缘层(未示于图中)而彼此绝缘。像素区域是指两相邻扫描线路112以及两相邻数据线路115所围的区域。每一个像素区域设有一像素电极122以及一开关组件例如一薄膜晶体管126，薄膜晶体管126设在邻近扫瞄线路112与数据线路115的交叉处。第二基板上设有一光遮蔽阵列，例如遮光层(BM)140、彩色滤光片用来显示彩色(未示于图中)以及一透明电极例如铟锡氧化物(ITO)电极(未示于图中)作为一共同电极(commonelectrode)。一般而言，第一基板称为薄膜晶体管基板，而第二基板称为彩色滤光基板，因为其设有彩色滤光片。于另一种实施例中，遮光层或彩色滤光片也可设在第一基板上。

如图3所示，每一个数据线路115在两相邻扫描线路112之间弯折成一第一部分115a、一第二部分115b以及连接于第一部分115a与第二部分115b之间的连接部115c，第一部分115a与第二部分115b彼此平行，而连接部115c位于两相邻扫描线路112的中间点并平行于扫描线路112，且横跨两相邻像素区域。通过将数据线路115的第一部分115a与第二部分115b分别与两相邻像素电极122的相对侧边重迭，可有效减少像素电极122与数据线路115之间对位误差所造成Csd变异量的不良影响。并且，数据线路115在横跨扫描线路112上方再次弯折，形成另一平行于扫描线路112的连接部115d，以接续连接下一个第一部分115a。薄膜晶体管126包含一由扫描线路112形成的栅电极、一半导体层(未示于图中)、一由数据线路115于扫描线路112上方弯折延伸的连接部115d所形成的源极116及一漏极117。

在根据本实施例的液晶显示器中，储存电容(storage capacitor，Cs)设在像素区域内，其用一栅金属层形成上述辅助电容线路124、扫描线路112以及用于薄膜晶体管126的栅电极，并且用一数据金属层形成一辅助电容电极125、上述数据线路115以及用于薄膜晶体管126的源极116与漏极117。辅助电容线路124与扫描线路112相隔一特定距离并且被独立驱动。辅助电容电极125大致呈横向T字形设于每一像素区域并且与相对应的辅助电容线路124重迭。储存电容Cs包含一接触窗130，用以电性连接辅助电容电极125与像素电极122，使得辅助电容电极125与像素电极122共同作为辅助电容线路124的相反电极(counter electrode)。接触窗130包含一通孔，该通孔可利用形成像素电极122的导电层(例如铟锡氧化物(ITO))加以连接。辅助电容线路124以及相反电极形成一储存电容单元。该储存电容单元的目的在于，在薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)关闭之后一预先设定时间内，将像素电极122的电压维持在特定范围内。由于薄膜晶体管126的漏极117是通过一连接线路142连接至辅助电容电极125，因此当扫描信号输入扫描线路112时，薄膜晶体管126将被打开而将影像信号(data signal)由漏极117通过连接线路142、辅助电容电极125以及接触窗130而送入像素电极122。

根据本发明的辅助电容线路124具有一平行于扫描线路112的主体124a以及一由该主体124a往外延伸的延伸部124b。该主体124a的延伸方向与延伸部124b的延伸方向不平行，主体124a的延伸方向与数据线路115的第二部分115b相交，延伸部124b的延伸方向则平行于数据线路115的第二部分115b。值得注意的是，如图3所示，辅助电容线路124的延伸部124b位于数据线路115的连接部115c与连接部115d之间，且相邻于数据线路115的第二部分115b。因此，虽然辅助电容线路124一般是以不透光的导电金属例如铝、铬、钽或钼形成，但因为延伸部124b是位于光遮蔽阵列140所覆盖的区域内，所以延伸部124b可提供额外的储存电容，而又不会减少可透光区域的面积。如图所示，于本实施例中，延伸部124b的大部分位于光遮蔽阵列140所覆盖的区域内。更佳者，延伸部124b全部位于该光遮蔽阵列140所覆盖的区域内。

图4所示为根据本发明另一实施例的液晶显示器200的像素配置图，其中相同组件符号表示相同组件。在此实施例中，数据线路115在两相邻扫描线路112之间被弯折成包含第一部分115a、第二部分115b以及两连接部115c与115d，其中第一部分115a与所驱动的薄膜晶体管126位于同一像素区域，且第一部分115a还具有一突伸部115e(位于扫描线路112上方)作为源极116。此外，本实施例的辅助电容线路124具有一平行于扫描线路112的主体124a以及一由该主体124a往外延伸的延伸部124b，辅助电容线路124的延伸部124b位于数据线路115的连接部115c与连接部115d之间，连接部115c与连接部115d彼此平行。

如图4所示，光遮蔽阵列140具有一扩张部140a覆盖薄膜晶体管126的源极116和漏极117以及连接线路142的一部分，用以遮蔽外界光线，避免漏光。

图5所示为根据本发明另一实施例的液晶显示器300的像素配置图，其中相同组件符号表示相同组件。在此实施例中，数据线路115在两相邻扫描线路112之间被弯折成包含第一部分115a、第二部分115b以及两连接部115c与115d，其中第二部分115b与所驱动的薄膜晶体管126位于同一像素区域，第一部分115a还具有一突伸部115e(位于扫描线路112上方)作为薄膜晶体管126的源极116。

此外，本实施例的辅助电容线路124具有一平行于扫描线路112的主体124a以及一由该主体124a往外延伸的延伸部124b，辅助电容线路124的延伸部124b位于相邻像素区域的数据线路115的连接部115c与连接部115d之间，主体124a的延伸方向与数据线路115的第二部分115b相交，而延伸部124b的延伸方向则平行于数据线路115的第二部分115b。连接线路142至少有一部分位于相对应数据线路115的连接部115d与一相邻扫描线路112之间。相较于图4所示的实施例，在此实施例中，连接线路142至少有一部分位于数据线路115的连接部115d与相邻扫描线路112之间，因此光遮蔽阵列140不需额外设置膨胀部140a即可将覆盖薄膜晶体管126的源极116和漏极117以及连接线路142的一部分，因此液晶显示器300可提供较大的可透光区域(相较于液晶显示器200)。

值得注意的是，在图3所示的液晶显示器100中，连接漏极117与辅助电容电极125的连接线路142位于数据线路115的连接部115c与连接部115d之间，使得光遮蔽阵列140不需额外设置上述扩张部140a即可覆盖薄膜晶体管126的源极116和漏极117、连接线路142的全部以及延伸部124b至少一部分，因此液晶显示器100可提供更大的可透光区域(相较于液晶显示器200与300)。

综上所述，通过前述的储存电容设计，本发明能于可解决Csd变异量产生的数据线路的结构下，通过减少不透光区域面积(即减少辅助电容线路124不透光主体124a的面积)来增加可透光区域的面积；同时，利用辅助电容线路124的延伸部124b所提供的额外储存电容来提供足够的储存电容。因此，利用本发明储存电容设计的液晶显示器具有高开口率而仍可提供足够的储存电容。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims

1.一种液晶显示器，其特征在于，至少包含：

一第一基板；

一第二基板；

一液晶层，设于所述第一基板与第二基板之间；

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，还包含一光遮蔽阵列，设于所述第二基板上，且所述辅助电容线路的延伸部被所述光遮蔽阵列所覆盖。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示器，其特征在于，所述辅助电容线路的延伸部相邻于所述数据线路的第二部分。

4.根据权利要求1或2所述的液晶显示器，其特征在于，所述数据线路的两连接部之一位于相对应扫描线路上方而作为所述薄膜晶体管的一源极。

5.根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，所述数据线路的另一连接部位于两相邻扫描线路的中间并平行于该扫描线路，且横跨两相邻像素区域。

6.根据权利要求4所述的液晶显示器，其特征在于，每一像素区域还设有：

一辅助电容电极；

7.根据权利要求5所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二基板还设有一光遮蔽阵列，且所述薄膜晶体管的源极和漏极以及所述连接线路完全被所述光遮蔽阵列所覆盖。

8.根据权利要求2所述的液晶显示器，其特征在于，所述辅助电容线路的主体的延伸方向与所述数据线路的第二部分相交，所述辅助电容线路的延伸部的延伸方向平行于所述数据线路的第二部分。

9.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于，所述数据线路的第一部分还包含一突伸部，设于所述扫描线路上方而作为所述薄膜晶体管的一源极。

10.根据权利要求9所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二基板还设有一光遮蔽阵列，且每一所述像素区域还设有：

一辅助电容电极；

11.根据权利要求9所述的液晶显示器，其特征在于，所述第二基板还设有一光遮蔽阵列，且每一所述像素区域还设有：

一辅助电容电极；

一接触窗，用以电性连接所述辅助电容电极与所述像素电极，使得所述辅助电容电极与所述像素电极其同作为所述辅助电容线路的相反电极，

12.根据权利要求10或11所述的液晶显示器，其特征在于，所述连接线路至少有一部分位于所述数据线路的两连接部中的一个连接部和与该一个连接部相邻的扫描线路之间。

13.一种薄膜晶体管基板，其特征在于，具有矩阵排列的多个像素区域，所述薄膜晶体管基板至少包含：

多条扫描线路，所述扫描线路彼此平行；

多个薄膜晶体管，分别连接于所述像素电极并且设在多条扫描线与数据线路交叉处；及

14.根据权利要求13所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述辅助电容线路的延伸部相邻于所述数据线路的第二部分。

15.根据权利要求13或14所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述数据线路的两连接部之一位于相对应扫描线路上方而作为所述薄膜晶体管的一源极。

16.根据权利要求15所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述数据线路的另一连接部位于两相邻扫描线路的中间并平行于所述扫描线路，且横跨两相邻像素区域。

17.根据权利要求15所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，每一像素区域还设有：

一辅助电容电极；

18.根据权利要求13所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述辅助电容线路的主体的延伸方向与所述数据线路的第二部分相交，所述辅助电容线路的延伸部的延伸方向平行于所述数据线路的第二部分。

19.根据权利要求13或14所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述数据线路的第一部分还包含一突伸部，设于所述扫描线路上方而作为所述薄膜晶体管的一源极。

20.根据权利要求19所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，所述像素区域还设有：

一辅助电容电极；

其中，所述连接线路至少有一部分位于所述数据线路的两连接部中的一个连接部和与该一个连接部相邻的扫描线路之间。