TWI326776B - Liquid crystal panel and liquid crystal display device - Google Patents

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TWI326776B
TWI326776B TW094103376A TW94103376A TWI326776B TW I326776 B TWI326776 B TW I326776B TW 094103376 A TW094103376 A TW 094103376A TW 94103376 A TW94103376 A TW 94103376A TW I326776 B TWI326776 B TW I326776B
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Noriyuki Ohashi
Susumu Okazaki
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Sharp Kk
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Description

1326776 九、發明說明： L發明戶斤属之技術領域3 發明背景 (a)發明領域 5 本發明係有關於/種液晶面板顯示(LCD)裝置，詳而言 之，本發明係有關於玎改善其開口率之主動矩陣式液晶面
板及液晶顯示裝置。 (b)先前技術之說明 10 液晶顯示面板裝置的優點在於它們薄且輕並且它們可 以低電壓驅動，而且具有低能耗。因此，液晶顯示裝置可 使用在如電視、桌上塑個人電腦(PC)、筆記型PC、個人數 位助理(PDA)、行動電話等各種電子裝置中。特別地，其中 15
一為各成像元素設置之作為開關元件之薄膜電晶體(TFT) 的主動矩陣液晶顯示裝置展現出極佳之顯示特性，而由於 其高驅動能力，這些特性優於陰極射線管（CRT)顯示器且因 此即使在CRT顯示器迄今已被使用之如電視與桌上型pc的 領域中’它們亦已被廣泛使用。 一典型之液晶顯示裝置具有其中液晶係被包含在兩由 20玻璃板製成之透明基板之間的結構，在一基板上，形成有 各成像元素之一TFT、一成像元素電極等。在另一基板上， 形成有面向該等成像元素電極之濾色器、共用電極(相對電 極）等。在以下說明中，為了便於說明，其上形成有該等 TFT、該等成像元素電極等之基板係被稱為一tft基板，且 5 1326776 其上形成有該等爐、色器、該共用電極等之基板則被稱為一 “相對基板”。此外，包括該TFT基板、該相對基板及容納 在其間之液晶之結構被稱為一“液晶面板”。 第1圖以一平面圖示意地顯示在一習知主動矩陣液晶 5 面板中之TFT基板的構成。
10 如圖所示’多數水平(橫向）延伸之閘極匯流排線U、多 數垂直（縱向）延伸之資料匯流排線12及多數平行於該等閘 極匯流排線11延之辅助電容(Cs)匯流排線13係形成在TFT 基板10上。該等閘極匯流排線11與該等Cs匯流排線13分別 具有相同之間距(佈線間隔），且該等資料匯流排線12亦具有 相同之間距（大約是該等閘極匯流排線11與該等C s匯流排 線13之間距的1/3)。如此，被兩相鄰閘極匯流排線11及兩相 鄰資料匯流排線12環繞之各區域構成一單元成像元素。在 這單元成像元素之區域中，形成有一成像元素電極14(以虛 15 線表示）。單元成像元素之不同區域(成像元素電極14)係分
別為R(紅色）、G(綠色)與B(藍色)設置者。三個橫向相鄰R、 G與B次像素構成一成像元素，且各R ' G與成像元素(次像 素）呈一具有大約3 : 1之長寬比之矩形❶在此應注意的是符 號15(被一虛線包圍之部份）表示兩串聯之薄膜電晶體 20 (TFT)，且符號16表示用以連接該等TFT15之汲極區域與該 資料匯流排線12之接觸孔，且符號17與18表示用以連接該 等TFT15之源極區域與該成像元素電極14之連接孔，而符號 19則表示一與該Cs匯流排線13—起形成一用於各成像元素 之輔助電容Cs的半導體區域。 6 如第1圖所示，在習知之液晶面板(TFT基板10)之結構 中，構成一成像元素(像素)之該等R、G與B成像元素（次像 素)各成像元素呈一長寬比大約為3 : 1之矩形。因此，為了 將未有效地對顯示產生助益之相關成像元素之部份面積減 炱最小（即，將開口率之減少減至最小），必須將橫越相關成 像元素區域之Cs匯流排線π的佈線長度減至最小。為達此 目的，該等Cs匯流排線13必須平行於該等閘極匯流排線η 設置。在這種配置中，該等成像元素區域(成像元素電極14) 一定是由作為邊界之資料匯流排線12來界定。考慮與該等 成像元素電極14之重疊及在相鄰成像元素電極14之間的距 離，該資料匯流排線12之佈線寬度無法做得很窄。即，由 於該資料匯流排線12之佈線寬度必須作成具有適當寬度， 所以會造成開口率增加。 此外，由於不斷朝更高畫質發展，減少用以寫入成像 元素之時間已造成問題。例如，如果該框頻率是6〇Ηζ(—秒 鐘掃描之框數是60)，則一框之掃描時間大約是 I6.7ms(=l/60s)。如果該像素格式是VGA(視頻圖形陣列： 640x480)，則指定給一條水平線的時間大約是32ps。如果 成像元素之數目再增加（SVGA(超視頻圖形陣列：800x600 成像元素）、XGA(延伸視頻圖形陣列：1024x768成像元素) 等）’則指定給一條水平線的時間將再減少。且用以寫入成 像元素之時間必須對應地減少。為了減少這寫入時間，例 如，可以考慮增加各成像元素之電晶體尺寸。但是，只要 增加電晶體之尺寸’未有效地對顯示產生助益之相關成像 1326776 元素之部份面積將會增加。因此， 變暗時產生問題。 開口率降低且會在顯示
10 此外，在貪料除以期之各顏色等之時分且被寫 入成像元素並且R、G與B光源等依時序與寫入同步開啟2 場序彩色系統中，已發生了指定給一條水平線之時^再$ 少之問題。例如，在一般的主動矩陣LCD中，盔7 与了防止閃 爍，寫入操作係以大約60Hz(每一框1/6〇)之速率來執行 果場序驅動係以使用三主要RBG顏色之三個攔來構成—〜 色影像的方式來執行，則一個欄之時門a l/180s(=l/60sxl/3) ’且指定給一條水平線之時間必須以大 約1/3之倍數減少。即，其具有可供寫入時間受限之缺點。 15
此外’在場序彩色系統中’在資料(如，一框之r資料) 寫入構成一框之成像元素後，一光源之顏色必須切換(如必 須開啟G或B之光源）。因此，將所有顏色(R、〇與B)資料寫 入所有成像元素所需之總時間會增加對應於前述切換之& 而變長。特別地，其缺點是用以寫入所有成像元素之時間 會隨著成像元素數目增加而增加。 另外，在光源以一脈衝方式開啟（只開啟一個框時間之 部份時間）的脈衝驅動系統中，為了改善移動視訊畫面之影 20像品質，用以寫入所有成像元素所需之總時間亦必須減 少。但疋，類似於前述場序驅動之情形，其缺點是用以寫 入所有成像元素之時間會隨著成像元素數目增加而增加。 有關前述先前技術之技術，例如，日本專利公報 (JPP) 10-232408揭露了一種液晶面板，其中成像元素電極與 8 1326776
10 15
TFT係對應於控制匯流排線與資料匯流排線之交叉點而形 成，且其中形成有與該等成像元素電極一起形成輔助電容 之電谷匯流排線，並且該液晶面板具有由該等電容匯流排 線分支出來且沿著該等在這資料匯流排線延伸。在這液晶 面板中，當在一資料匯流排線與一輔助電容圖案之間發生 短路時，缺陷部份可以輕易地回復。此外，有關前述先前 技術之技術’例如，JPP2002-311411揭露了一種技術，其 中一高畫質液晶面板可使用一非晶質矽型液晶元件來實現 且均勻背光可藉由採用一點光源型者作為該液晶面板所需 背光來達成。 如前所述，在先前技術中，構成一個成像元素（像素) 之各R、G與Β成像元素（次像素）呈具有一長寬比大約3 : i 之矩形。這需要將該等Cs匯流排線13設置成與該等閘極匯 流排線11平行’且將該資料匯流排線12之佈線寬度對應地 作成寬者。因此，會有開口率減少之問題。此外，由於朝 更高畫質發展之趨勢’所以會發生使可供寫入成像元素之 時間有限之驅動系統的液晶面板及具有大量成像元素之液 晶面板無法獲得足夠寫入時間的問題。 【發明内容】 20 發明概要 本發明之目的是提供可以增加開口率且可以減少用以 寫入所有成像元素之時間的液晶面板與液晶顯示裝置。 為達此目的，本發明之一特徵係提供一種液晶面板， 包含：多數閘極匯流排線，係沿一第一方向延伸者；多數 9 1326776 5
資料睡流排線，係沿一與該第一方向交叉之方向延伸者； 一開關元件，係供各成像元素用’且該開關元件使用一對 應問極匯流排線之一部份作為一閘極且與一對應資料匯流 排線電性連接；一成像元素電極’係供各成像元素用且與 一對應開關元件電性連接；一相對電極，係設置成具有多 數置於該相對電極與該成像元素電極之間的液晶；及多數 輔助電容匯流排線，係沿該第二方向延伸且各與各成像元 素用成像元素電極一起形成一輔助電容’其中一呈正方形 之成像元素區域係由作為邊界之各個輔助電容匯流排線來 10 15
界定。 在這特徵之液晶面板結構中，該等資料匯流排線沿第 二方向（平行於該等Cs匯流排線之方向）延伸在該等成像元 素區域内。此外，與該等成像元素區域(成像元素電極)被作 為邊界之該等資料匯流排線分開之先前技術（第1圖）不同 地，該等成像元素區域(成像元素電極)係被作為邊之Cs匯流 排線分開。因此，與先前技術不同，在設計該資料匯流排 線之佈線寬度時，不需要考慮與該等成像元素電極之重疊 及在相鄰成像元素電極之間的距離。因此，該等資料匯流 排線可以做得非常窄，所以，可增加開口率。 此外，在先前技術（第1圖）中，由於該等資料匯流排線 與該等Cs匯流排線交叉，所以佈線電容大量地形成在這些 匯流排線之交叉點處。同時，在本發明之結構中，由於該 等資料匯流排線係平行於該等Cs匯流排線設置（即，並未交 叉），佈線電容實質上並未形成在該等資料匯流排線與該等 10 成像元素電極之間 g / 極匯流排線之間心等閘 Γ=成像元素中之資料匯流排二佈線=大: 10 勺二:：發明之另-特徵係提供-種液晶顯卿置 包…面板’係如申請專利範圍第i項者;置， 二係用二動前述多數閘極匯流排線者;一資料…動 糸一以驅動錢多數資料匯流排線者；及—控制單元二 顯不《與-§丨時訊號輸人該控制單元巾且該 制該閘極驅動5|詉兮次α| 早π控 …士料驅動器，其中在前述多數閘極匯 'L 、之兩或多條閘極匯流排線係在受到該控制單元控 =之It幵>下被該閉極驅動器同時驅動，且前述多數資料匯 15 :排線係在詞該控制單元控制之情形下被該資料驅動器 同時驅動’並且1 技資料係同時寫人錄列對應於被該閘 極驅動裔同時驅動之閘極匯流排線的成像元素。 矛J用此特徵之液晶顯示裝置，除了由前述特徵之液晶 面板彳于到之效果（開口率增加、寫入時間減少）以外，相較於 以往其中貧料係以依序驅動各列對應於一條閘極匯流排線 20 之成像7G素的系統，可大大地減少用以寫入所有成像元素 之時間（如’在同時被驅動之閘極匯流排線之數目為2時以 大約1/2之倍數減少）。這是因為兩或多條閘極匯流排線被同 時驅動且顯示資料同時被寫人前述多列對應於這些閘極匯 流排線之成像元素的緣故。 11 1326776
10 15 圖式簡單說明 第1圖是示意地顯示在一先前技術之液晶面板中之 TFT基板構造的平面圖； 第2圖是示意地顯示本發明之第一實施例之液晶面板 中之TFT基板構造的平面圖； 第3圖是示意地顯示第一實施例之液晶面板之一部份 結構的橫截面圖； 第4圖是示意地顯示本發明之第二實施例之液晶面板 中之TFT基板構造的平面圖； 第5圖是示意地顯示本發明之第三實施例之液晶面板 中之TFT基板構造的平面圖； 第6圖是示意地顯示本發明之第四實施例之液晶面板 中之TFT基板構造的平面圖； 第7圖是顯示其中使用本發明之第三或第四實施例之 液晶面板之液晶顯示裝置結構的方塊圖。
20 L實施方式3 較佳實施例之說明 以下將配合附圖說明本發明之實施例。 <第一實施例> 第2圖以平面圖示意地顯示本發明第一實施例之主動 矩陣液晶面板中之TFT基板結構，且第3圖以橫截面圖示意 地顯示該液晶面板之一部份結構。在第2圖之實施例中，為 了便於說明，省略了一玻璃基板、一間層絕緣膜、一閘極 絕緣膜等。 12 1326776 如第3圖所示，此實施例之液晶面板150包括一TFT基 板100、一相對基板140、及一液晶層145，且該液晶層145 係由容置於該TFT基板100與該相對基板14〇之間的液晶製 成。各基板之層結構將在以下說明。 5
如第2圖所示，多數水平地(橫向地)延伸之閘極匯流排 線101、多數垂直地(縱向地)延伸之資料匯流排線1〇2、及多 數亦垂直延伸之輔助電容(Cs)匯流排線1〇3係形成在該tft 基板100上。該等匯流排線101、102與103分別具有相同之 間距(佈線間隔），且被兩相鄰閘極匯流排線1 〇 1與兩相鄰Cs 10 15
匯流排線103包圍之正方形區域構成一“單元成像元素’， 即，各成像元素具有Cs匯流排線1〇3與閘極匯流排線作 為邊界，且一成像元素電極104(以虛線表示以便在圖式中 更容易觀看）係形成在這成像元素之區域中。在圖式中所示 的例子中顯示的是四個成像元素用之成像元素電極1〇4，如 果該閘極匯流排線101與該Cs匯流排線1〇3之佈線寬度互相 相等，則該成像元素電極104之形狀亦呈一正方形。但是， 在許多情形中’由於考慮到生產率而使該等Cs匯流排線103 相對較寬且成像元素電極間隔選擇成較寬者，故該成像元 素電極104之形狀不一定是正方形，只要該單元成像元素之 20 形狀是正方形即可。 此外’該等資料匯流排線102係設置成可朝垂直方向 (平行於該等Cs匯流排線103之方向）縱向橫越該等成像元素 區域（成像元素電極104)之大致中央部份，且以一設置在該 等資料匯流排線102與該等閘極匯流排線1〇1之間且在該等 13 資料匯流排線102與該等閘極匯流排線101交叉位置處的絕 緣膜與該等閘極匯流排線101絕緣。該等Cs匯流排線1〇3係 朝垂直方向沿著在該等成像元素區域(成像元素電極104)之 間的邊界設置’且以一設置在該等Cs匯流排線103與該等閘 極匯流排線1 〇 1之間且在該等C s匯流排線10 3與該等閘極匯 流排線101交又位置處的絕緣膜與該等閘極匯流排線101絕 緣。此時，該等Cs匯流排線103係藉由如後述般構成在該等 閘極匯流排線101之導電層的一部份上形成圖案而形成 (即，如果該等匯流排線101與103交叉，則它們會短路）。因 此’如第2圖所示，該等Cs匯流排線103係在該等交又處以 該等閘極匯流排線1〇1分開。分開之Cs匯流排線1〇3係與多 數導電層106電連接，且該等導電層1〇6係藉由透過形成在 該絕緣膜中之接觸孔105在構成該導電層之一部份上形成 圖案而形成者。 此外’作為開關元件之薄膜電晶體(TFT)107設置在各 成像元素區域中’並對應於該資料匯流排線1〇2與該閘極匯 流排線101之交叉處。又，該等TFT107(被一虛線包圍之部 份）包括兩個輕摻雜汲極(LDD)結構且係串聯連接。在液晶 顯示裝置中’最理想的是其中資料（電荷)被寫入一成像元素 之輔助電容(Cs)之狀態一直保持到下一個資料被寫入為 止。但是’該輔助電容之電位事實上會因為在TFr中之漏電 流等而降低，因此，為了減少漏電流’ TFT係形成在LDD 結構中’且兩TFT串聯連接。雖然兩TFT在此實施例中係串 聯連接，但是連接之TFT之數目當然不限於兩個。此外，雖 1326776 5
10 15
然在後述之其他實施例中，兩具有LDD結構之TFT亦在各成 像元素中串聯連接，但是，連接之TFT之數目亦類似地不限 於兩個。在以下的說明中，為了便於說明，串聯連接之兩 TFT將一併稱為“ tft”。 在各成像元素區域中，該TFT107(被一虛線包圍之部份) 使用該閘極匯流排線1〇1之一部份作為一閘極電極G。此 外，一汲極區域D與一源極區域s係設置成使這閘極匯流排 線101置於其間。該T FT 10 7之汲極區域D與該資料匯流排線 102透過一形成在一絕緣膜中之接觸孔108互相電連接。另 方面’該源極區域S係與一導電層（圖未示）透過一形成在 一絕緣膜中之接觸孔1〇9互相電連接，且再透過一形成在一 絕緣膜中之接觸孔110與該成像元素電極1〇4互相電連接。 另外，符號111表示一與各成像元素用之(：8匯流排線 103—起形成該輔助電容Cs的半導體區域，且該半導體區域 in疋作為該輔助電容cs之一個電極的區域。這半導體區域 111係如後述般地與該TFT107之源極區域S共用，且因此與 該成像元素電極104透過該等接觸孔1〇9與11〇電連接。即， 由電的觀點來看，該輔助電容Cs係形成在該(：3匯流排線1〇3 與該成像元素電極104之間。 其次，此實施例之液晶面板150之層結構（該TFT基板 100、該相對基板140及該液晶層145)將參照第3圖說明《在 此應注意的是’在第3圖所示之結構中，只顯示了一個 TFT107 ’以便清楚觀看該圖式。 在一作為該TFT基板100之基底的玻璃基板121上，形 15 1326776 成有一由例如Si〇2或SiN製成之絕緣膜122。此外，在該絕 緣膜122之預定區域上（以在圖中之虛線所示且其中可形成 該丁？1'107與該輔助電容〇8之區域）’形成有一由非晶質石夕或 5
10 15 多晶矽製成之半導體層123。此外，該半導體層123之預定 區域（其中可形成該TFT107之源極/汲極區域與該輔助電容 Cs之一電極區域的區域)係摻雜有如磷、硼等雜質，以形成 η型或p型半導體區域124。此外，在該半導體層123與該等 半導體區域124上，形成有一由如SiN製成之絕緣膜125，且 這絕緣膜125保護該TFT107之通道且具有部份地構成該輔 助電容Cs之絕緣材料的一部份之功能。此外，環繞該0型或 P型半導體區域124之區域係以高密度摻雜有如磷、硼等雜 質，以形成n+型或p+型半導體區域126。該等半導體區域126 之一部份區域係被限制成該TFT107之汲極區域D，且其另 一部份區域則被限制成該TFT107之源極區域S與該輔助電 容Cs之一電極區域111。
20 另外，一由如Si〇2或SiN製成之絕緣膜127係形成在整 個表面上以覆蓋該絕緣膜125與該等半導體區域126，且這 絕緣膜127具有部份地構成該輔助電容Cs之絕緣材料之一 部份的功能。此外’在該絕緣膜127上，形成有一由如紹 (A1)、鉬（Mo)等製成且構圖成一所需形狀之導電層128。該 導電層128包括構成該TFT107之閘極電極G(第2圖）的閘極 匯流排線101 ’及構成該輔助電容Cs之另一電極的cs匯流排 線 103。 此外，一由如Si〇2或SiN製成之絕緣膜129係形成在整 16 1326776
10 個表面上以覆蓋該導電層128 ’且在該絕緣膜129上形成有 一由如A1、欽(Ti)等製成且構圖成一所需形狀之導電層 130。該導電層130包括資料匯流排線1〇2與該導電層1〇6(第 2圖）’及多數用以連接至該成像元素電極1〇4、該TFT1〇7 及該輔助電谷Cs之相互連接構件。因此，該導電層係透 過形成在該絕緣膜129之所需位置中的接觸孔1〇8與1〇9而 與該等重度摻雜半導體區域126(該TFT107之没極區域d與 源極區域S、及該輔助電容Cs之一電極區域in)電連接。 另外’在圖中所示的例子中’該輔助電容Cs係以一 “MOS(金屬氧化(絕緣膜）半導體）電容器”之形式實現，且 該MOS電谷益包括該半導體區域126( —電極）、該導電層 128(另一電極)及形成在其間之絕緣膜125與127。但是，除 了 MOS結構以外’亦可在該等導電層128與130之間形成該 輔助電容Cs。 15
20 此外，一由如Si〇2或SiN製成之平面化絕緣膜131形成 在整個表面上’並覆蓋該導電層130與該絕緣膜129，且在 該絕緣膜131上形成有一構圖成一所需形狀之導電層132。 該導電層132構成該成像元素電極1〇4，且當為一透射式 LCD時係由例如氧化銦錫(ITO)等透明導電材料製成，或者 當為一反射式LCD時，係由如Al、A1合金等製成。該導電 層132(成像元素電極104)係透過一形成在該絕緣膜131中適 當位置處之接觸孔110而連接至該導電層130，且該導電層 130包括連接於該TFT107與該輔助電容Cs之相互連接部。 此外’ 一由聚醯亞胺樹脂等製成之配向膜133則覆蓋該 17 1326776
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20 導電層132(成像TL素電極1〇4)與該絕緣膜⑶之表面，且該 配向膜133剌以使在液晶層145中之液晶分子之方向（指 向）規律地配向者。除了該配向膜133以外，例如，具有預 疋形狀之構成圖案並作為用以調整該等液晶分子之配向 (，域)之裝置的突起可形成在該成像元素電極1()4上。這些 犬起可使用如光轉來形成，且形成為條狀、堤狀、半球 狀、角錐狀等。一旦形成這些突起，便形成該配向膜133， 以覆蓋該等突起。 另方面，在作為該相對基板140之玻璃基板141之表 面（第3圖之例中的下表面）上，形成有一由如IT〇等透明導 電材料製成之導電層142(共用電極或相對電極），及多數未 圖不之用以保持該液晶層丨4 5之厚度（晶胞間隙）為一定的柱 狀分隔件。又，該等柱狀分隔件可以使用光阻等形成。除 此以外，由二氧化矽、樹脂等製成之球形分隔件亦可填入 該液晶層145中。但是，柱狀分隔器更適合用以精確地調整 該晶胞間隙。此外，一由聚醯亞胺樹脂製成之配向膜143覆 蓋該共用電極（導電層142)之表面。在該相對基板14〇中，用 以進行區域調整之突起圖案亦可依需要，以類似於形成在 該TFT基板1〇〇側之方式形成在該共用電極上。另外，濾色 器未設置在圖中所示之相對基板14〇中。這是因為，在本發 明中’匕主要是要如後述般使用一單色用液晶面板來驅動 該場序彩色系統中之LCD的緣故。 此外’構成該液晶面板150之液晶層145所使用的是適 於高速反應之鐵電性液晶。但是，當然該液晶材料不限於 18 1326776 前述例子’例如，可適當地使用扭轉向列（TN)模式、垂直 配向（VA)模式、多區域垂直(MVA)模式等之液晶。
如前所述，在第一實施例之液晶面板15〇(TFT基板1〇〇) 之構造中（第2與3圖），該資料匯流排線1〇2大致朝垂直方向 (平行於該Cs匯流排線1〇3之方向）延伸在該等成像元素區域 (成像元素電極104)之中間部份。此外，與其中該等成像元 素區域(成像元素電極104)被作為邊界之資料匯流排線12分 開的先前技術不同（第1圖）’該等成像元素區域(成像元素電 極104)係被作為邊界之Cs匯流排線1〇3分開。因此，與先前 10 技術不同，在設計該資料匯流排線1〇2之佈線寬度時，不需 要考慮與該等成像元素電極之重疊及在相鄰成像元素之間 的距離。因此，該資料匯流排線102可作成較窄，所以，可 以增加開口率。 15 20 此外’在先前技術（第1圖）中，因為該等資料匯流排線 12與具有相對較大之佈線寬度之Cs匯流排線13交又，所以 佈線電容大量地形成在該等匯流排線12與13之交叉部中。 同時，在此實施例中（第2圖），由於該等資料匯流排線1〇2 係平行於具有相對較大佈線寬度之C s匯流排線1 〇 3放置（即 未交叉），所以電容實質上未形成在該等匯流排線12與13之 間。此外’由於該等資料匯流排線102可以作成較窄，所以 可使形成在該等資料匯流排線102與該等成像元素電極1〇4 之間以及形成在該等資料匯流排線102與該等閘極匯流排 線101之間的佈線電容非常小。如此可大幅減少在各成像元 素中之資料匯流排線102的總佈線電容，因此，可以減少寫 19 1326776 5
10 入各成像元素所需的時間，且因而減少寫入所有成像元素 之時間。如此，即使是其中可寫入一成像元素之時間為有 限之場序彩色系統之液晶面板，且即使是其中成像元素數 目大之SVGA與XGA液晶面板’亦可得到充分之寫入時間。 此外，由於該資料匯流排線1〇2之佈線電容減少，因此 當一資料訊號在相關資料匯流排線102上傳送時，在該相關 資料匯流排線102之起點（螢幕頂部）與終點（螢幕底部）之間 的時間常數差減少。因此，在該螢幕頂與底部之間的亮度 差便難以產生，且可抑制亮度不均之發生（改良亮度不均）。 此外，由於該資料匯流排線1〇2並未被當作在該等成像元素 區域(成像元素電極104)之間的邊界，所以可以有效地抑制 一橫向雜訊之產生。 <第二實施例> 15
20 第4圖以平面圖示意地顯示本發明第二實施例之主動 矩陣液晶面板中之TFT基板結構。 第二實施例之TFT基板200與前述第一實施例之TFT基 板100的不同點在於TFT207之形狀是不同的，即一閘極匯流 排線201之部份（兩位置）係可突出成使各成像元素區域（成 像元素電極204)形成一似梳之形狀且該等突出部份係被用 來作為該TFT207之閘極電極G。其他組件與其操作或功能 基本上與在第一實施例中者相同，且因此將不再進一步說 明。又，在此應注意的是第4圖所示之組件201至211分別對 應於第2圖之組件101至111。 第二實施例之液晶面板(TFT基板200)基本上具有與前 20 1326776
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述第一實施例相同之結構，且因此亦具有類似於在第一實 施例中所獲得之效果(增加開口率、減少寫入時間、改良亮 度不均、及抑制橫向雜訊）。 <第三實施例> 第5圖以平面圖示意地顯示本發明第三實施例之主動 矩陣液晶面板中之TFT基板結構。 第三實施例之TFT基板300與前述第一實施例之TFT基 板1〇〇(第2圖）的不同點如下：佈線係作成可同時驅動兩相鄰 水平線（閘極匯流排線3〇ia與3〇ib)，且可以同時控制連接於 對應前述兩相鄰水平線之兩列水平成像元素的TFT307a與 307b，佈線係作成可在各成像元素區域中包含一或兩資料 匯流排線302a與302b;該等TFT307a與307b之形狀與該第二 實施例（第4圖）相似地不同；及各與各成像元素之Cs匯流排 線303一起形成一輔助電容Cs的半導體區域311a與311b形 狀疋不同的。其他組件與其操作或功能基本上與在第一實 施例中者相同，且因此將不再進一步說明。又，在此應注 意的是第5圖所示之組件3〇la與301b至311a與311b係分別 對應於第2圖之組件1〇1至hi。 如第5圖所示，一條沿著水平方向放置在兩端（左與右 20 端）之各端上的行成像元素是一僅包含一條設置於垂直方 向（平行於該Cs匯流排線303之方向）資料匯流排線之行成像 元素。在所示實施例中，在左端之行成像元素包含一條資 料匯流排線302a ’且其他行成像元素（除了在右端之行成像 元素以外）各包含兩資料匯流排線302a與302b。此外，各資 21 1326776 料匯流排線302a與302b係與經由相關資料匯流排線被驅動 之TFT307a與307b—起包含在對應成像元素中。 此外，在含有前述兩資料匯流排線302a與302b之行成 像元素中，傳送至一條資料匯流排線之資料被寫入在相關 5 成像元素中之成像元素電極304,且傳送至另一條資料匯流 排線之資料被寫入在與該等相關成像元素相鄰之其他成像
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元素中之成像元素電極304。在所示例子中，傳送至由左方 數來為奇數之資料匯流排線302a的資料係經由在對應成像 元素中之TFT307a被寫入在相關成像元素中之成像元素電 極304。另一方面，傳送至由左方數來為偶數之資料匯流排 線302b的資料係經由在對應成像元素中之TFT307b被寫入 在與相關成像元素左側相鄰之另一成像元素中之成像元素 電極304。即’與被奇數閘極匯流排線301a驅動之TFT307a 的各資料匯流排線302a係在相關成像元素中，且與被偶數 閘極匯流排線301b驅動之TFT307b的各資料匯流排線3〇2a 係在該相關成像元素外側。該等閘極匯流排線301a與301b 係分別設置在該等Cs匯流排線303相對側上，且該等Cs匯流 排線303係設置於其間。 除了在前述第一與第二實施例中所得到之效果（增加 2〇 開口率、減少寫入時間、改善亮度不均及抑制橫向雜訊）以 外，第三實施例之液晶面板(TFT基板300)之結構使用以寫 入所有成像元素之時間可以相對前述資料係藉由依序驅動 各列水平成像元素寫入之系統，減少大約1/2。這是因為兩 相鄰線（閘極匯流排線301a與301b)被同時驅動，且與對應之 22 1326776 兩列水平成像元素連接之該等TFT307a與307b同時被開 啟’並因此透過相關TFT寫入資料。換言之，由於一個框（一 個螢幕）之顯示資料可以大約兩倍之速度顯示，因此可使解 析度加倍。 5 <第四實施例> 第6圖以平面圖示意地顯示本發明第四實施例之主動 矩陣液晶面板中之TFT基板結構。
10 第四實施例之TFT基板400與前述第三實施例之TFT基 板300(第5圖）的不同點如下：佈線係作成在各成像元素區域 中可包含兩資料匯流排線402a與402b ;及與Cs匯流排線403 一起形成多數輔助電容Cs的半導體區域411b的形狀是不同 的。其他組件與其操作或功能基本上與在第三實施例中者 相同’且因此將不再進一步說明。又，在此應注意的是第5 圖所示之組件401a與401b至411a與411b係分別對應於第5 15 圖之組件301至311。
20 如第6圖所示，在沿著垂直方向（平行於該等Cs匯流排 線303之方向）為各成像元素設置之資料匯流排線402a與 402b之中，在右方之資料匯流排線4〇2a與一被奇數閘極匯 流排線401 a驅動之TFT407a連接，且在左方之資料匯流排線 402b與一被偶數閘極匯流排線401b驅動之TFT407b連接。對 一含有一TFT407a之成像元素而言，在相關成像元素右端中 含有一輔助電容Cs ;對一含有一TFT407b之成像元素而 言，在相關成像元素左端中含有一辅助電容Cs。即，該等 輔助電容Cs係沿相反之方向分別設置在奇數行與偶數行 23 1326776 中。但是，如果在一閘極層（對應於第3圖中之導電層128) 中進行適當之佈線修改’亦可在相同方向上提供所有的辅 助電容Cs。 5 10 15
20 第四實施例之TFT基板400之結構特徵在於：與前述第 三實施例之情形不同地，資料匯流排線4〇2a與402b、被相 關資料匯流排線驅動之TFT4〇7a與4〇7b、及資料係經由該等 相關TFT被寫入其中之成像元素電極404全部設置在相關成 像元素中。如同在第三實施例中一般’如果資料匯流排線 與TFT是被放在另一成像元素中，橫向雜訊發生的可能性便 會增加。但是，在第四實施例中，具有前述特性之結構可 減少橫向雜訊發生之可能性。 此外，在前述第三與第四實施例中（第5與6圖），係以兩 相鄰水平線（閘極匯流排線）同時被驅動之情形作為例子來 說明》但是，當然欲同時驅動之水平線數目不限於兩條， 可以同時驅動三或三條以上之水平線。此時，可以再減少 用以寫入所有成像元素之時間。 由一平面之觀點，前述第二至第四實施例丁基板 200、300與400(第4至6圖）的資料匯流排線佈線布局、 之布局等，與前述第一實施例之TFT基板1〇〇(第2圖）的資料 匯流排線佈線布局、TFT之布局等是不同的。但^ 一尺，从包括 在其中之TFT基板200、300與400構成之各個液晶面板的橫 截面結構基本上是與第一實施例之液晶面板15〇之撗戴面 結構（第3圖）相同的。因此，在以下說明中，該“液曰面板 150亦表示第二至第四實施例之任一實施例的液晶面板。 24 1326776 以下將說明本發明之液晶顯示裝置與驅動該液晶顯示 裝置之方法。 5
10 第7圖以方塊圖顯示一種使用前述第三實施例（第5圖） 與第四實施例（第6圖）中任一實施例之液晶面板的液晶顯示 裝置結構。在第7圖所示之例子中，所顯示的是使用第四實 施例之液晶面板150(TFT基板400)時之結構。 第7圖所示之液晶顯示裝置170包括其中未使用濾色器 之單色顯示用液晶面板150 ; —用以控制該液晶面板15〇之 場序驅動器、一閘極驅動器161與一可操作地連接於該液晶 面板150之資料驅動器162的控制單元160 ; —用以暫時儲存 一框用之顯示資料(RGB影像資料、及必要之黑訊號資料) 15
之框記憶裝置163 ; —對放置在在該液晶面板15〇兩側上之 偏振板（圖未示）’且該液晶面板150係設置於其間；及放置 在該液晶面板150之背面的背光板模組164，且一偏振板設 置於其間。在此實施例中，該控制單元160、該閘極驅動器 16卜該資料驅動器162及該框記憶裝置163各利用一 1C來實 施，且該閘極驅動器161與該資料驅動器162係安裝在該液 晶面板150之周緣部份。此外，雖然未特別顯示在第7圖中， 各電路裝置中係適當地供應有必要之電源電壓（如18V之高 2〇 電壓、3.3V或5V之低電壓、或接地電壓）。 在液晶面板150之顯示部份中，大量的成像元素配置成 一矩陣。一成像元素包括兩串聯之TFT407a或407b、一液晶 晶胞Lc、及一與該液晶晶胞Lc並聯連接之輔助電容Cs。該 液晶晶胞Lc包括一成像元素電極404(第6圖）、一共用電極 25 142(第3圖）及一在這些電極之間的液晶層145。該輔助電容 Cs包括一 Cs匯流排線403(第6圖）、一半導體區域411&或 411b、及位於其間之絕緣膜125與127(第3圖）。此外，以平 行方向配置之各列成像元素之1^14〇73或4〇71)的閘極係與 相同閘極匯流排線401a或401b連接，而以垂直方向配置之 各行成像元素的汲極係與相同資料匯流排線4〇2a*4〇2b連 接’並且該等TFT407a與407b之源極係與該液晶晶胞Lc與該 辅助電容Cs連接。 該控制單元160產生執行場序驅動所需之計時訊號 Cl、C2、RS、GS與BS ’及依據顯示訊號(R、（3與6彩色訊 號）與來自如電腦等外部裝置（圖未示）之計時訊號（水平同 步訊號HSync與垂直同步訊號Vsync)的單一框用顯示訊號 FD。所產生之顯示訊號FD傳送至該框記憶裝置163，且該 等计時sfl號C1與C2則分別傳送至該閘極驅動器161與該資 料驅動器162，並且該等計時訊號RS、（^與6：5傳送至該背 光板模組164。 該閘極驅動器161係回應來自該控制單元丨6 〇之計時訊 號C1而在各垂直同步期間開始時初始化，並接著以與一水 平同步期間同步之時序輸出掃描訊號至多組液晶面板15〇 之兩相鄰水平線（閘極匯流排線401a與401b)。即，該液晶面 板150之閘極匯流排線依序成為資料可利用閘極驅動器ι6ι 以多組兩平行線寫入的狀態（預定狀態）。 接著，依據由該控制單元16〇載入該框記憶裝置163之 單一框用顯示訊號FD及來自該控制單元16〇之計時訊號 1326776 ，該資料驅絲⑹產生制用糾極驅動㈣丨依序選 擇之多組兩平行線使用的顯示資料，並將產生之顯示資料 輸出至該等資料匯流排線她與他。此時，該顯示資料 之產生與輸出係對R、G與B訊號依時序執行。 .5 此外，在本發明所欲使用之場序驅動系統中，資料必 須將欲寫入成像元素之R、之各顏色以時間間隔分 . 開，且R、G_光源係依時序與該寫人同步地開啟。因此， 4狀統是必要的。在帛7®赫之實施财，該等光源 每係、㈣光二極體(LE聊投人光式背光域組164來提供。 在這種側投入光式背光板模組164中，一作為一般側投入光 式背光板之光源的冷陰極螢光燈(CCFL)係以陣列式led取 代例如 由具有與该液晶面板150之背面相同尺寸之透 明樹脂製成且其絲呈錐形之薄紐導係放置在該液晶面 板150之背面；多組各包括R、G與BLED者係配置在該光波 15導之邊緣部份(上與下、或左與右端）；及由與資料寫入時點 (即，來自該控制單元16〇之計時訊號RS、Gs與BS)同步之 . 各LED發射之各R、G與B彩色光係利用該光波導之底側(錐 形表面）反射，並且再由該液晶面板15〇之背面通過一擴散 膜等（圖未示）。此時，構成各組之LED大致包括一供各R、 20 〇與B顏色使用之LED。但是，若考慮到G之亮度極低，則 可例如，組合成R與B各使用一個LEd且G使用兩LED。 在此實施例中係採用一LED側投入光式結構作為該背 光板模組164之結構，但是，除此以外，例如，亦可採用一 LED面投入光式結構。在這種結構中，多組各包括R、G與 27 1326776 BLED者係二維地配置在該液晶面板i5Q之背面，且一擴散 膜等（圖未示）係設置於其間。又，由與各R、G與B顏色之資 料寫入時點同步之各LED發射之各r、g與B彩色光係由該 液晶面板150直接通過該擴散膜等 •η 如前所述，在-場序驅動系統中，全彩顯示係利用依 時序顯示RGB三種主要顏色之影像相同成像元素中來實 現。可能之操件模式包括將三螢幕之R、用的資料寫 入-框中之驅動方法；利用將黑訊號在R、〇與8彩色訊號 之間各寫人〜人’將總共六螢幕用之資料寫人—框的驅動 方法’及利用將R、G與B彩色訊號與在彩色訊號之間之黑 訊號各寫人兩次’將總共12螢幕用之資料寫人一框的驅動 方法等。
在此實施例之場序驅動系統中，首先，單一框用之R G B 影像資料(及在該等顏色之間的黑峨資料）載人該框記憶 裝置163中。接著’當利用控制該背光板模組164之LED來 運用來自該液晶面板15〇背面之光(如紅(R)光）時，掃描訊號 同時由該閘極驅動H161輪出至該液晶面板丨辦之兩相鄰 水平線（閘極匯流排線4〇ia與4〇ib)，且該資料驅動器162由 該框記憶裝置163讀取對應於前述兩水平線之資料，並藉此 將該顯示：i料輸出至該等資料匯流排線4〇23與4〇21)。此 時，對應於預定兩水平線之多數列成像元素的7171：4〇73與 407b被開啟，且該顯示資料經由該等相關TFT被寫入該等對 應輔助電容Cs中，並且所寫入之資料將一直保持到寫入下 一資料為止。 28 1326776 在資料（此時係—場用之R資料）已如前述般寫入構成 一框之所有成像元料後，«光板模組164接受控制並將 該光源(LED)之顏色切換至綠⑹或藍(B)，且進行一類似於 月述者之操作。如此，可將所有顏色之資料寫入所有成像 5疋素中。所寫人之顯示資料的電壓通過該液晶晶胞Lc之兩 端(施加在該成像元素電極與該相對電極之間），且這將改變 在液晶晶胞Lc中之分子方向，並且該液晶晶胞以之透光率 將因此改變，如此可顯示所需之影像。 此外’在第7圖中作為例子之液晶顯示裝置17〇結構 1〇中，該資料驅動器16 2係放置在該螢幕(液晶面板丨5 〇)之一側 (上側）上，但是，只要可同時驅動之水平線數目夠大’則資 料驅動器可同時放在該螢幕上方與下方且該螢幕置於其 間。此時’例如，放在該上側上之資料驅動器可驅動奇數 資料匯流排線，且放在該下側上之資料驅動器可驅動偶數 15 資料匯流排線^ 【圖式簡單說明】 第1圖是示意地顯示在一先前技術之液晶面板中之 TFT基板構造的平面圖； 第2圖是示意地顯示本發明之第一實施例之液晶面板 20中之TFT基板構造的平面圖； 第3圖是示意地顯示第一實施例之液晶面板之一部份 結構的橫截面圖； 第4圖是示意地顯示本發明之第二實施例之液晶面板 中之TFT基板構造的平面圖； 29 1326776 第5圖是示意地顯示本發明之第三實施例之液晶面板 中之TFT基板構造的平面圖； 第6圖是示意地顯示本發明之第四實施例之液晶面板 中之TFT基板構造的平面圖； 第7圖是顯示其中使用本發明之第三或第四實施例之 液晶面板之液晶顯示裝置結構的方塊圖。
【主要元件符號說明】 10... TFT 基板 111…半導體區域，電極區域 11...閘極匯流排線 121...玻璃基板 12...貧料匯流排線 122…絕緣膜 13... Cs匯流排線 123...半導體層 14...成像元素電極 124…半導體區域 15... TFT(薄膜電晶體） 125…絕緣膜 16，17，18...接觸孔 126…半導體區域 19...半導體區域 125,127,129,131 …絕緣膜 100.. .TFT基板 128，130，132...導電層 101...閘極匯流排線 133...配向膜 102...資料匯流排線 140...相對基板 103...電容(Cs)匯流排線 141…玻璃基板 104...成像元素電極 142...導電層 105...接觸孔 143...配向膜 106...導電層 145...液晶層 107...薄膜電晶體(TFT) 150...液晶面板 108，109，110...接觸孔 160...控制單元 30 1326776 161.. .閘極驅動器 162…資料驅動器 163…框記憶裝置 164.. .背光板模組 170.. .液晶顯示裝置 200.. .TFT 基板 201.. .閘極匯流排線 202.. .資料匯流排線 203.. .電容(Cs)匯流排線 204.. .成像元素電極 205.. .接觸孔 206.. .導電層
207.. .TFT 208.209.210.. .接觸孔 211.. .半導體區域，電極區域 300.. .TFT 基板 301a,301b...閘極匯流排線 302a,302b...資料匯流排線 303.. .Cs匯流排線 304.. .成像元素電極 305.. .接觸孔
306.. .導電層 307a,3〇7b...TFT 308a,308b...接觸孔 309a，309b...接觸孔 310a，310b...接觸孔 311a，311b...半導體區域 400.. .TFT 基板 401a，401b...閘極匯流排線 402a,402b...資料匯流排線 403.. . Cs匯流排線 404.. .成像元素電極 405.. .接觸孔 406.. .導電層 407a,407b...TFT 408a，408b...接觸孔 409a，409b...接觸孔 410a，410b...接觸孔 411a，411b...半導體區域 Cs...輔助電容 D...》及極區域 G...閘極電極 5.. .源極區域 Lc...液晶晶胞 31

Claims (1)

1326776
10 15
十、申請專利範圍： 1. 一種液晶面板，包含： 多數閘極匯流排線，係沿一第一方向延伸者； 多數資料匯流排線，係沿一與該第一方向交叉之第 二方向延伸者； 一開關元件，係供各成像元素用，且該開關元件使 用一對應閘極匯流排線之一部份作為一閘極且與一對 應資料匯流排線電性連接； 一成像元素電極，係供各成像元素用且與一對應開 關元件電性連接； 一相對電極，係與液晶一起設置，該液晶係置於該 相對電極與該成像元素電極之間；及 多數輔助電容匯流排線，係沿該第二方向延伸且各 輔助電容匯流排線與各成像元素用之成像元素電極一 起形成一輔助電容， 其中一呈正方形之成像元素區域係由各個輔助電 容匯流排線作為邊界來界定。 2. 如申請專利範圍第1項之液晶面板，其中該等多數資料 匯流排線係設置成使一資料匯流排線包含在一區域 中，且該區域對應於以該第二方向放置之各列成像元 素。 3. 如申請專利範圍第1項之液晶面板，其中該等多數資料 匯流排線係設置成使一資料匯流排線係包含在一區域 中，且該區域對應於以該第二方向放置在各列成像元素 32 20 1326776 之間，放置於兩端之各端處之一列，並且該等多數資料 匯流排線係設置成使兩條資料匯流排線包含在各其他 列成像元素中。 4.如申請專利範圍第3項之液晶面板，其中在包含前述兩 5 資料匯流排線之各列成像元素中，一資料匯流排線係經 由一在相關列成像元素之相關成像元素中之開關元件 連接至在相關成像元素中之成像元素電極，且另一資料 匯流排線係在該第一方向上經由一在相關列成像元素 之其他相關成像元素中之開關元件連接至在與其他相 10 關成像元素相鄰之另一成像元素中的成像元素電極。 5. 如申請專利範圍第1項之液晶面板，其中該等多數資料 匯流排線係設置成使兩資料匯流排線包含在一區域 中，且該區域對應於以該第二方向放置之各列成像元 素。 15 6. 如申請專利範圍第5項之液晶面板，其中在包含前述兩 資料匯流排線之各列成像元素中，一資料匯流排線係經 由一在相關列成像元素之相關成像元素中之開關元件 連接至在相關成像元素中之成像元素電極，且另一資料 匯流排線係在該第一方向上經由一在相關列成像元素 20 之其他相關成像元素中之開關元件連接至在其他相關 成像元素中的成像元素電極。 7.如申請專利範圍第1項之液晶面板，其中部份地構成該 開關元件之閘極電極包括一由呈梳狀之對應閘極匯流 排線之突出部形成的部份。 33 1326776 8. 如申請專利範圍第1項之液晶面板，其中該等液晶係鐵 電性液晶。 9. 一種液晶顯示裝置，包含： 液晶面板，係如申請專利範圍第1項者； 5 一閘極驅動器，係用以驅動前述多數閘極匯流排線 者； 一資料驅動器，係用以驅動前述多數資料匯流排線 者；及 一控制單元，一顯示訊號與一計時訊號輸入該控制 10 單元中且該控制單元控制該閘極驅動器與該資料驅動 器， 15
其中在前述多數閘極匯流排線中之兩或多條閘極 匯流排線係在受到該控制單元控制之情形下被該閘極 驅動器同時驅動，且前述多數資料匯流排線係在受到該 控制單元控制之情形下被該資料驅動器同時驅動，並且 顯示資料係同時寫入多數列對應於被該閘極驅動器同 時驅動之閘極匯流排線的成像元素。 10.如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置，更包含一背光 板模組，該背光板模組包括一用以提供多數顏色之各色 的光源且由該液晶面板之背面施加在受到該控制單元 控制之情形下開啟之光源的光， 其中顯示資料係對各顏色以時間間隔分開且寫入 多數列對應於在受到該控制單元控制之情形下被該閘 極驅動器與該資料驅動器同時驅動之閘極匯流排線的 34 20 1326776 成像元素，並且在與寫入顯示資料之同時，該等顏色之 各個光源係由該背光板模組依時序開啟。 11.如申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，更包含一記憶 裝置，該記憶裝置係用以暫時儲存來自該控制單元之單 5 一框用顯示資料， 其中在受到該控制單元控制之情形下，該資料驅動 器由該記憶裝置讀取欲寫入前述多數列對應於被該閘 極驅動器同時驅動之閘極匯流排線的成像元素，並且輸 出所讀取之顯示資料至前述多數資料匯流排線。 10 12.如申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中部份地構 成該背光板模組之各顏色的光源是一發光二極體。 35 1326776 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（2 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 100.. . TFT 基板 101.. .閘極匯流排線 102.. .資料匯流排線 103.. .電容(Cs)匯流排線 • 104...成像元素電極 105.. .接觸孔 • 106...導電層 107.. .薄膜電晶體(TFT) 108,109，110...接觸孔 111.. .半導體區域，電極區域 Cs...輔助電容 D...》及極區域 G...閘極電極 5.. .源極區域 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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