TW538278B - Thin film transistor liquid crystal display - Google Patents
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Description
538278 A7
相關專利申請奮_ 4本專,利申請案優先於⑼…年丨月2〇日申請之韓國專利申 凊案第2GG1.3442㉟,該案之全文以引用的方式併入本文 發明領域 本發明係關於薄膜晶體管液晶顯示器,而更特定言之, 係關於執行數據傳輸線之方塊驅動的薄膜晶體管液晶顯示 器。 ’、 發明背景 驅動液晶顯示器(LCD)有各種不同的方法,其係依據顯 示特性、面板之相互連絡結構、液晶特性、組成像素之薄 膜晶體管的結構,及其類似之物,而發明。針對特定目的 之各種驅動方法,被用來驅動整個液晶顯示器(LCD)。按 …、驅動數據傳輸線的方法’方塊驅動方法用於由一定數量 之數據傳輸線所組成的方塊中,而同一方塊中的數據傳輸 線’同時接收其擁有之信號以顯示圖片。因為面板的特 性’多晶碎式薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD )特別是經常 利用方塊驅動的方法。 另一方面,使用欄位反轉(column inversion)方法與數據線 反轉方法來作為數據傳輸線之驅動方法。如果在通常利用 多晶矽式薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)之小的或中等 尺寸的液晶顯示器中使用欄位反轉方法,則功率消耗是很 大的。因此,欄位反轉方法並不適合小的或中等尺寸的可 攜式裝置。此外,欄位反轉方法引起串影現象,而導致沿 ___-4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
538278 A7 B7 五、發明説明 著訊號傳輸線之液晶顯示器LCD解析度退化。 在這一點上,適合可攜式裝置之多晶矽式薄膜晶體管液 晶顯示器(TFT-LCD)宜利用方塊驅動或傳輸線反轉方法。 雖然如此,利用傳輸線反轉方法之方塊驅動的液晶顯示器 (LCD),卻有方塊缺陷的問題,方塊缺陷是一種在每個構 成圖片之方塊之間的邊界上,形成可察覺之線現象。現在 將參照附圖,於下文中敘述方塊缺陷。 圖1說明傳統薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)之像素電 極的製圖配線。為了達成此一結構,首先在基板上形成現 行的圖樣1 1。在堆疊一閘極絕緣層後,藉由堆疊與圖案 化’形成閘極傳輸線1 2與儲存器傳輸線1 5。數據相互連結 21與源/汲極23與25,形於成具有源汲接觸孔17與19之 中間層的絕緣層。而像素電極2 9則形成於具有像素電極接 觸孔2 7的絕緣層上。 如果像素電極是用反射金屬板,如鋁所製成,且數據傳 輸線位於像素電極之間的空間,則黑色矩陣層通常形成於 面板較上層,以與數據傳輸線重疊,使圖片對比增加。 圖2疋沿著圖1之線段I -1的剖面圖。像素電極2 9开〈成於 較低金屬板10中。而數據傳輸.線21則分別形成於像素電極 29下面。每個數據傳輸線2 1與每個像素電極29的兩邊, 部分地相重疊。如圖2之虛線的橢圓形所示,絕緣層形成 於數據傳輸線2 1與像素電極2 9之間,使得像素電極2 9之 一與汲極2 1,經由虛電容器相互連接。此時,由於像素择 構的對稱形狀,而產生與像素電極2 9中左右虛電容器、泰 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公酱) -5- 五、發明説明( 容完全相同的虛或寄生電容。 黑色矩陣3 5形α成於較上層板4〇上,以與數據傳輸線相重 疊,而V色濾波备3 3則形成以與像素電極2 9相重疊。液晶 膜3 1形成於較上層與較下層金屬板切與⑺之間。共同電 極(未顯示)通常形成於與較上層金屬板4〇之液晶接觸的2 面。 圖3是顯示相當於方塊邊界上像素結構的電路圖,以便 於描述方塊缺陷。與邊界接觸的像素是沿著閘極傳輸線形 成的第(N-l)、Ν、(Ν+1)與(Ν + 2)像素。假如则固像素或 數據傳輸線組成一個方塊來方塊驅動,則第Ν像素屬於第 -方塊,且第(Ν+1)像素屬於第二方塊。如果在像素電極 的右邊,形成施加數據信號到像素的數據傳輸線,則當數 據信號施加到第一方塊時,外加電壓之間有一個差值。各 數據信號施加於第一方塊時,左右數據傳輸線的信號2 加,在第Ν像素上具有效應(此一效應,即外加電壓稱為 “VN”)。當數據信號被施加到第二方塊時,左右數據傳輸 線之仏號提供,在第(N + 1)像素上具有效應(此一效應,即 外加電壓稱為“ V N+1 ’’ )。換句話說,已知在;ς v ν,,與 “νΝ+Γ之間有一差值。 ” 已知用來計算像素電極上效應的等式如下: [等式1]
Q = C V
[等式2] c p = f(CLD,Cr〇,CSTG,Clc,CG,CDG,CDS) -6 - 538278 A7 B7 五、發明説明(4 )[等式3] CpAVp-Cld Vld+CrdAV^d “等式1 ”中,“ Q ” 、 “ C ”與“ V ”分別表示電荷、 電容與電壓的值。“等式1”表示在浮動電極中保持電荷 的值。在良好絕緣與短時間的假設下,像素電極類似於浮 動的導體。像素電極的總電容,係由像素電極與其他像素 (參見“等式2 ” )中之元件所產生的電容所決定的。因 此,當部分這些元件中的電壓改變時,像素電極(參見“等 式3 ”)的電壓也改變了。 也就是說,像素在左右數據傳輸線上受到影響。這意味 著影響液晶之像素電極,具有由左右數據傳輸線之信號施 加所改變的電壓。因此,像素之電壓變化意味著像素電極 之電壓變化V p。每個像素中像素電極的電容C P是相關元 件之間電容的分佈函數,並以“等式2 ”表示,其中C P、 ClD、Crd、CsTG、Cjx、Cg、Cdg與C〇s分別表示像素電極之總電 容、由右邊之像素電極中數據傳輸線所引起的電容、由液 晶膜所引起的電容、由閘極所引起的電容、數據與閘極之 間的電容,以及數據與儲存器之間的電容。既然材料與形 狀是預定的,在每個像素中,電容C p實質上是常數,且不 改變的。 “等式3 ”表示只有數據傳輸線的信號是變化而無其他 元件的變化時,電容乘以像素電極的變化程度是電容總 和,其中每個電容皆乘以左右數據信號,即電壓變化程度 之信號。
裝 玎
k 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 538278 A7 B7 五、發明説明(5 ) 下列兩個等式分別顯示,當數據信號施加於第一方塊 時,電壓變化程度係基於第N像素電極之左右數據傳輸線 的寄生電極,而當數據信號施加於第二方塊時,電壓變化 程度則係基於第(N+ 1 )像素電極之左右數據傳輸線的寄生 電極。 [等式4] AVp(N)={CLDAVD(N-l)+CIlDAVD(N)}/Cp(N) [等式5] AVp(N+1)={CldAVd(N)+CrdAVd(N+1)}/Cp(N-M) 在“等式4 ”與“等式5 ”中,當驅動第一方塊時, △ VD(N-1)與Δν^Ν)是彼此完全相同的。當驅動第二方 塊時,△ VD(N)相當於“ 0 ” ,而當驅動第一方塊時, △ VD(N+1 )則相當於△ VD(N)。如圖2所示,由於像素結 構的均勻性與對稱性,C L D與C R D對於像素可能具有相同 的值。結果,獲得下列等式。 [等式6] Δν〇(Ν)=2Δν〇(Ν+1) “等式6 ”顯示連接到第一數據傳輸線之像素中,像素 電極的電壓與其他電極的電壓不同。施加於像素電極電壓 之間的差異,意味著液晶排列所引起之像素的光束穿透差 異。此一差異導致方塊缺陷。 因此,本發明之一個特點在提供一種液晶顯示器,其抑 制傳輸線反轉方塊驅動中之方塊缺陷。 本發明之另一特點在提供一種液晶顯示器,其避免在傳 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 五、發明説明( 輸線方塊驅動中,於圖片上產生邊界。 發明概要 根據本發明之_能# 線反轉t Μ π日/心水,來万塊驅動數據傳輸線之傳輸 線上,二:::加::信號至邊界像素之邊界數據傳輸 部分可當作是二疊的延伸部分。此-延仲 她加一電壓的數據傳輸線方塊邊界上 ,I、’此—電壓並受寄生電容器影響而變化。 關於延伸部分的位置盥 在數據傳輸線施加”的像:中:,的限制。但是 重疊區域,宜靠近:;==伸部分與像素電極的 =::的重.區域。換句語說,由延伸部分所造成的的 寄生私谷’宜相當於第一數據傳輸線與像素電極之間的寄 或虛%合可以藉由延伸邊界數據傳輸線的寬度到邊界 像素之像素電極來形成延伸部分。 如果結合以組成方塊之數據傳輸線的數目是“ Ν ” ,且 從組成薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)圖片之方塊數減 去1所得的自然數是“Γ,,則邊界像素是㈣數據傳輸線 與弟(IN+1)數據傳輸線之間的像素。因此,如果對像素施 加數據信號的數據傳輸線位於像素的左邊’則第in像素尸 於沿著每個閘極傳輸線之像素的右邊,且第(ΙΝ+ι)像素= 能成為方塊邊界上的像素。 可是,當相對應之數據傳輸線位於像素的左邊,以於所 有像素左邊與右邊通過數據傳輸線時,則可以在像素電極 本紙張尺度適财g g家標準(CNS) A4規格(210X297公I) 538278 A7 B7 五、發明説明( 的左邊形成第0數據傳輸線。或者是,如果第(M +丨)數據 傳輸線可以位於最後第Μ像素的左邊,則方塊邊界上像素 的位置,可以視所加入之數據傳輸線做變化。
裝 ! 根據本發明之另一態樣,用來方塊驅動數據傳輸線之傳 輸線反轉式薄膜晶體管液晶顯示器(TFLLCD ),包含一芙 板 '形成於每個像素中以形成矩陣的薄膜晶體管、複數個 閘極傳輸線、複數個數據傳輸線,以及複數個像素電極。 在薄膜晶體管中,閘極與形成於基板中之多晶矽式活性圖 樣相交’並藉由閘極絕緣層,與該圖樣分隔開來。閘極傳 輸線被連接到矩陣中同一行之薄膜晶體管的閘極。數據傳 輸線則連接到矩陣中同一列薄膜晶體管之閘極區域,以便 對薄膜晶體管施加數據信號,並且彼此平行以通過像素的 周圍部分。像素電極形成於像素中間,以便連接到薄膜晶 體管的源極區域,並具有與鄰近之數據傳輸線重疊的區 域。薄膜晶體管液晶顯示器(TF1VLCD)在施加數據信號到 邊界像素的邊界數據傳輸線上,進一步包含與邊界像素之 像素電極重疊的延伸部分。 上述結構中’如果組合以組成方塊之數據傳輸線的數目 是“N” ’且從組成薄膜晶體管液晶顯示器(tfivlcd)圖片 之方塊數減去1所得的自然數是“丨”,則邊界像素是第ιΝ 數據傳輸線與第(IN+1)數據傳輸線之間的像素。 像素電極可以是金屬反射金屬板或透明的電極。薄膜晶 體官液晶顯示器(TFT_LCD)進一步包含用來連接儲存器電 極到矩陣I行的儲存器傳輸線,其使電容與像素電極和在
一起。或者疋,像素電極可以用有機絕緣層,將像素電極 從數據傳輸線分離出來,並且在有機絕緣層的表面上形成 裝飾,以便形成微鏡片。 圖式簡單說明 圖1係俯視平面圖,顯示傳統薄膜晶體管液晶顯示器的 像素製圖配線。 圖2係取自圖1之I -1線段的剖面圖。 圖3係顯示相當於方塊邊界上像素結構的電路圖,以便 於描述方塊缺陷。 圖4係俯視平面圖,顯示薄膜晶體管液晶顯示器中,方 塊邊界上的單位像素配線,其係根據本發明之具體實施 例0 、 像素與信號傳輸線。 圖6至圖8是本發明另一具體實施例之俯視平面圖。 較佳具體實施例 圖4說明薄膜晶體管液晶顯示器之方塊邊界單付像素的 配線’其係根據本發明,並以數據傳輸線受到傳輸線反轉 方塊驅動為前提。 請即參見圖4,像素具有多晶矽活 庄^域圖樣1 1。非晶 ^晶層在基板上形成千埃的厚度,接著經由雷射退火過 =,轉變成多晶梦層。多晶碎層經由微影與蚀刻過程圖案 化,以形成多晶矽活性區域圖樣丨丨。 -^ aQ , ,古f生區域圖樣1 1被分 成兩個閘極傳輸線1 3,每個均包 Ίσ閘極。預先形成之氮化 538278
碎或氧化層(未顯π )的閘極絕緣層,將閘極傳輸線又3從活 U區域圖樣1 1上分離開來。儲存器傳輸線1 5以平行閘極傳 輸線I3的方式形成。傳統上,儲存器傳輸線15與閘極傳輸 線15是相同的導體層,並且於相同的時間形成,以圖案化 閘極傳輸線η。既然儲存器傳輸線15料了抵銷包括像素 電極29之電容器的電容,儲存器傳輸線15的寬度是大的, 以增加形成像素電極29之像素區域上的電容。分成閘極傳 輸線1 3惑活性區域圖樣丨丨之較上面的源極區域,經由形成 於絕緣層(未顯示)上之源極接觸17,連接到源極23。活性 區域圖樣1 1之較低的汲極區域,經由形成於絕緣層(未顯 7JT )上之汲極接觸1 9,連接到汲極2 5。汲極2 5經由數據傳 輸線2 1上的笑出部分,連接到數據傳輸線2丨。源極與汲極 2 3與2 5,以及數據傳輸線2 1,係藉由圖案化相同的導體 層來形成的。源極23經由形成於導體層(未顯示)上之像素 電極接觸2 7,連接到像素電極2 9,並覆蓋大部分的像素電 極。如果導體層係由光敏有機絕緣體製成,其可能僅經由 曝光過程來圖案化。如果在保護層的表面上形成突出,則 覆蓋的像素電極產生微鏡片,以提南液晶顯示器(Lcd )的 解析度。在反射式液晶顯示器(LCD)中,像素電極是反射 的金屬板,其由金屬,如鋁所製成。在透射式液晶顯示器 (LCD)中,像素電極使用透明的電極,舉例來說,其由氧 化錫銦(ιτο)或氧化鋅銦(ιζο)所製成。數據傳輸線21與像 素電極2 9的兩邊平行。每個數據傳輸線2 1與像素電極2 9 部分重疊,以形成虛電容器。形成於像素電極29右邊的數 |_______-12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐)
裝
▲ B7 五、發明説明(10 據傳輸線2 1對像素之薄膜晶#其 分3 1形人机μ 潯腠日日把&,她加數據信號。延伸部 上面1:成於數據傳輸線21的右邊,以與像素電極29之較 合到;及二二邵分重疊,而不是與將右數據傳輸線21搞 能同時形成出邵分。數據傳輸線21與延伸部分31可 彳ΓΛ3所示之電路結構之間有-個差別。薄膜晶體 %極閘極傳輸線、儲存器傳輸線,與液晶顯示 " 文又但是在第(Ν+1 )數據傳輸線與像素電極之 ^加入-個電晶體cLD,。第(Ν+1)數據傳輸線施加數據 <號到方塊邊界上的像素,數據傳輸線與第(Ν+ι) 數據傳輸4之間的像素。在此_情況中,形成電容器Cld, 係為了表7F在-處產生之虛電容,在此處,延伸自數據傳 洲、’泉的延伸部分,與像素電極彼此互相重疊。虛電容是可 2隨幾何排列與延伸區域之面積改變的。可是,既然介電 常數與電容電極之間的分隔距離,是由夾層之絕緣層與其 厚度來決足’則所加入之電容器電容主要是由重疊的區域 來決定。 附有根據本發明之延伸部分,當數據信號施加到第一方 塊時’電壓隨著第N像素電極之右邊與左邊數據傳輸線, 被寄生電容改變的程度,稱為“DV1” 。而當數據信號施 加到第二方塊時,電壓隨著第(N+1)像素電極之右邊與左 邊數據傳輸線,被寄生電容改變的程度,稱為“ D v 2,,。 既然第N像素電極沒有改變,則計算電壓變化的程度 ‘‘ ϋ V 1 ”與“ d V2 ” ,以獲得先前之“等式4,,。另一方 一 -13- 297公釐)
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X
538278
A7 B7 理解釋得更清楚,目而使技藝之士更有效地使用各種具體 灵犯例中 < 本發明,以及適合所考慮之特殊用法的各種更 10 11 13 15 17、19 2 1 2 1 23 25 27 29 3 1 元件符號說@ 車又下層金屬板 活性區域圖樣 閘極傳輸線 儲存器傳輸線 源汲接觸孔 數據相互連結 數據傳輸線 源極 3 3 3 5 40 沒極 像素電極接觸孔 像素電極 液晶膜 延伸部分 彩色濾波器 黑色矩陣 較上層金屬板
Claims (1)
- A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1· ’種用在方塊驅動數據傳輸線之傳輸線反轉式薄膜晶體 管液晶顯示器(TFT-LCD ),包括: 一延伸部分,其於施加數據信號到邊界像素之邊界數 據傳輸線上,與數據傳輸線方塊之邊界像素之像素電極 重疊。 2·如申請專利範圍第i項之薄膜晶體管液晶顯示器丁· LCD),其中如果結合以組成一方塊之數據傳輸線的數目 是“N” ,且從組成薄膜晶體管液晶顯示器(丌1^(:1))圖 片之方塊數減去1所得的自然數是“〗,,,則邊界像素是 第IN數據傳輸線與第(IN+1)數據傳輸線之間的像素。 3. 如申請專利範圍第i項之薄膜晶體管液晶顯示器(tft_ LCD),其中延伸部分係藉由往邊界像素之像素電極延伸 邊界數據傳輸線的寬度來形成。 4. 如申請專利範圍第i項之薄膜晶體管液晶顯示器(吓丁_ LCD),其中延伸部分包括從邊界數據傳輸線突出至邊界 像素之各像素電極的延伸部分。 5·如申請專利範圍第i項之薄膜晶體管液晶顯示器 LCD),其中延伸部分的面積,等於邊界像素電極與重疊 邊界像素之數據傳輸線之一重疊的像素電極的面積。 6·種用來方塊驅動數據傳輸線之傳輸線反轉式薄膜晶體 管液晶顯示器(TFT-LCD),包括: 一基板; 形成於各像素中以形成一矩陣的薄膜晶體管,其中一 閘極與形成於基板中之多晶矽式活性圖樣相交,並藉由 -16- 538278 A B c D 申請專利範圍 .一間極絕緣層,與該圖樣分隔開來; …復數個閘極傳輸線,連接到矩料同-行之薄膜晶體 管的閘極; a —複數個數據傳輸線,電連接到矩陣中同—列薄膜晶體 管之汲極區域,以便對薄膜晶體管施加一數據信號,並 且使彼此平行之數據傳輸線,通過像素的周圍部分;及 複數個像素電極,形成於像素中間,以便連接到薄膜 晶體官的源極區域,像素電極並具有與經過個別像素周 圍之鄰近數據傳輸線重疊的區域, 其中薄膜晶體管液晶顯示器(TFT_LCD)在施加數據信 號到邊界像素的一邊界數據傳輸線上,進一步包含與邊 界像素之一像素電極重疊的一延伸部分。 7·如申凊專利範圍第6項之薄膜晶體管液晶顯示器( LCD ),其中如果結合以組成一方塊之數據傳輸線的數目 疋N ’且從組成薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)圖 片之方塊數減去1所得的自然數是“〗”,則邊界像素是 第IN數據傳輸線與第(IN+1)數據傳輸線之間的像素。 8·如申請專利範圍第6項之薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD ),其中像素電極是一金屬的反射金屬板,或是一透 明的電極,如氧化錫銦(IT〇)或氧化鋅銦(IZ〇)。 9·如申請專利範圍第6項之薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD )’進一步包括用來連接一儲存器電極到矩陣之一行 的一儲存器連接線,其中儲存器電極使電容與像素電極 合在一起。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董^ 538278 8 8 8 8 • A B c D 申請專利範圍 10.如申請專利範圍第6項之薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD ),其中像素電極由有一機絕緣層,從數據傳輸線分 離出來,並且在有機絕緣層的一表面上形成一***,以 形成一微鏡片。 18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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