CN100405199C

CN100405199C - 半穿反、穿透式及反射式液晶显示面板

Info

Publication number: CN100405199C
Application number: CNB2006101544003A
Authority: CN
Inventors: 范姜士权; 林敬桓; 张志明
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2026-09-25
Also published as: CN1924682A

Abstract

本发明提供的液晶显示面板，其矩阵基板具有主狭缝对应配向凸块，透明电极层屏蔽栅极线，且主狭缝与栅极线不重叠。

Description

半穿反、穿透式及反射式液晶显示面板

技术领域

本发明涉及液晶显示面板，更特别涉及矩阵基板的结构。

背景技术

目前的液晶显示器(以下简称LCD)主要可分为三类：穿透式LCD、反射式LCD、半穿反LCD。穿透式LCD需要背光模块，且具有耗电量过大及环境光太强(如阳光下)时显示不清等问题。反射式LCD以反射电极层取代透明电极层，不需背光模块，但在黑暗环境下无法使用。半穿反LCD同时具有穿透区和反射区，可避免全穿透式或全反射式的缺点。为了增加视角，可将上述几种LCD搭配多象限垂直配向技术(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)，如PVA(Patterned Vertical Alignment)或ASV(Advanced Super V液晶)。除了广视角外，MVA-LCD还具有高对比、快速响应时间等优点。MVA-LCD元件在TFT矩阵基板或彩色滤光片(color filter，以下简称CF)基板上定义配向凸块(protrusion)，并通过配向凸块的倾斜设计控制液晶配向以形成两种、四种或更多的区块，该配向技术称为自动区块形成(automatic domainformation，以下简称ADF)技术，包括应用多种配向凸块的图案(如肋状、锯齿状、与菱形)，与多种配向凸块的形状(如三角形、半圆形、方形)。

图1是现有技术中半穿反液晶面板的次像素的俯视图，矩阵基板具有多条相互平行的共通线103A和多条栅极线103B；以及多条数据线103C，其与共通线103A与门极线103B垂直交会，以形成多个次像素101。次像素101由两条共通线103A和两条数据线103C垂直交会形成，且两条共通线103A间有一条栅极线103B。栅极线103B连接至薄膜晶体管(未示出)以驱动次像素101。在图1中，次像素101分为反射区101A和穿透区101B，分别具有反射电极层105A和透明电极层105B。反射区101A与穿透区101B各自对应的彩色滤光片基板(未示出)上具有配向凸块104B，用以控制液晶分子108配向。为增加配向效果，反射区101A和穿透区101B之间设有主狭缝104A。另一方面，以连接电极105C电连接被主狭缝104A隔开的反射电极层105A和透明电极层105B。

如图1所示，若以低温多晶硅(Low Temperature poly Silicon)工艺为例，一般矩阵基板的主狭缝104A与栅极线103B重叠。由于栅极线103B与共通线103A的电压差异，将造成液晶倾倒程度不同。如图2所示，是上述结构进行亮态液晶排列仿真的结果。在图2中，液晶显示面板分作反射区101A和穿透区101B，且液晶层109B夹设在彩色滤光片基板109A和矩阵基板109C之间。彩色滤光片基板109A包括透明基板115A、彩色滤光片111、配向凸块104B以及使反射区101A的液晶层厚度较薄的透明光刻胶层104C。矩阵基板109C包括透明基板115B、埋设在多层电路结构113的共通线103A与栅极线103B以及最上层的反射电极层105A和透明电极层105B。反射电极层105A和透明电极层105B之间的主狭缝104A与栅极线103B重叠。图中靠近共通线103A的虚线圈116A内的液晶分子108排列整齐，而靠近栅极线103B和主狭缝104A的虚线圈116B内的液晶分子108排列不整齐，造成液晶效率降低。

综上所述，目前亟需在不大幅改变现有制造工艺的情况下，解决栅极线的高工作电压降低液晶效率的问题。

发明内容

为解决栅极线降低液晶效率的问题，本发明提供一种半穿反液晶显示面板，包括矩阵基板，包括相互平行排列的栅极线；与栅极线平行的共通线；和相互平行排列的数据线，与栅极线垂直，其中栅极线、共通线与数据线构成多个次像素；其中每一次像素包括至少一个穿透区；至少一个反射区；薄膜晶体管，与栅极线电连接；透明电极层，位于穿透区内并与薄膜晶体管电连接；反射电极层，位于反射区内；至少一个主狭缝，位于穿透区和反射区之间；和至少一个连接电极，连接透明电极层和反射电极层；其中主狭缝与栅极线不重叠；彩色滤光片基板，包括彩色滤光片对应矩阵基板的次像素；和液晶层，夹设在矩阵基板和彩色滤光片基板之间。

本发明也提供一种半穿反液晶显示面板，包括矩阵基板，包括相互平行排列的栅极线；与栅极线平行的共通线；和相互平行排列的数据线，其与栅极线垂直，其中栅极线、共通线与数据线构成多个次像素；其中每一次像素包括至少一个穿透区；至少一个反射区；薄膜晶体管，与栅极线连接；透明电极层，与薄膜晶体管电连接并位于穿透区内；反射电极层，位于反射区内；至少一个主狭缝，位于穿透区和反射区之间；和至少一个连接电极，连接透明电极层和反射电极层；其中透明电极层屏蔽栅极线；彩色滤光片基板包括彩色滤光片对应矩阵基板的次像素；和液晶层，夹设在矩阵基板和彩色滤光片基板之间。

本发明也提供一种穿透式液晶显示面板，包括矩阵基板，包括：相互平行排列的栅极线；与栅极线平行的共通线；和相互平行排列的数据线，其与栅极线垂直，其中栅极线、共通线与数据线构成多个次像素；其中每一次像素包括：至少一个穿透区；薄膜晶体管，与栅极线连接；透明电极层，与薄膜晶体管电连接并位于穿透区内；至少一个主狭缝，位于穿透区之间，用以分隔透明电极层；和至少一个连接电极，用以连接被主狭缝分隔的透明电极层；其中透明电极层屏蔽栅极线；彩色滤光片基板，包括彩色滤光片对应矩阵基板的次像素；和液晶层，夹设在矩阵基板和彩色滤光片基板之间。

本发明还提供一种反射式液晶显示面板，包括：矩阵基板，包括相互平行排列的栅极线；与栅极线平行的共通线；和相互平行排列的数据线，其与栅极线垂直，其中栅极线、共通线与数据线构成多个次像素；其中每一次像素包括：至少一个反射区；薄膜晶体管，与栅极线连接；反射电极层，与薄膜晶体管电连接并位于反射区内；至少一个主狭缝，位于反射区之间，用以分隔反射电极层；和至少一个连接电极，用以连接被主狭缝分隔的反射电极层；其中主狭缝与栅极线不重叠；彩色滤光片基板，包括彩色滤光片对应矩阵基板的次像素；和液晶层，夹设在矩阵基板和彩色滤光片基板之间。

附图说明

图1是现有技术中半穿反液晶面板的次像素的俯视图；

图2是图1的结构进行亮态液晶排列仿真的结果；

图3A是本发明优选实施例的次像素俯视图；

图3B是图3A中A-A线的剖面图；

图4A-4D是本发明优选实施例的液晶显示面板剖视图；

图5A-5D是本发明优选实施例的液晶显示面板的矩阵基板俯视图。

简单符号说明

1、101：次像素 1A、101A：反射区

1B、101B：穿透区 1C：储存电容

1D：晶体管 3A、103A：共通线

3B、103B：栅极线 3B’：栅极

3C、103C：数据线 4A、104A：主狭缝

4B、104B：配向凸块 4C、104C：透明光刻胶层

5A、105A：反射电极层 5B、105B：透明电极层

5C、105C：连接电极 5D、105D：导电层

6A：上电极 6B：中电极

6C：下电极 7A、7B：贯穿孔

8、108：液晶分子 9A、109A：彩色滤光片基板

9B、109B：液晶层 9C、109C：矩阵基板

11、111：彩色滤光片 13、113：多层电路结构

15A、15B、115A、115B：透明基板

116A：靠近共通线3A的虚线圈

116B：靠近栅极线3B和主狭缝4A的虚线圈

17A、17B：透明绝缘层

17C：有机材料层

17D：平坦化层

18A：半导体层

18B：漏极

18C：源极

18D：沟道层

19：黑色矩阵

具体实施方式

实施例1：半穿反液晶显示面板的矩阵基板

如图3A所示，是本发明优选实施例的次像素俯视图。图中的次像素1由两共通线3A与两数据线3C垂直相交而成，栅极线3B夹设在两共通线3A之间。上述的共通线3A、数据线3C、栅极线3B可为导电金属或合金如钛铝钛合金、铝或钛。值得注意的是，次像素1也可由两栅极线3B与两数据线3C垂直相交而成，此时共通线3A夹设在两栅极线之间。次像素1如何定义，端视对应的彩色滤光片基板(未示出)的次像素区如何定义。次像素1分为反射区1A和穿透区1B两区域，两者以主狭缝4A隔开，各自具有反射电极层5A和透明电极层5B。被分开的反射电极层5A与透明电极层5B可由至少一个连接电极5C连接。反射电极层5A可为铝，透明电极层5B可为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、镉锡氧化物(cadmium tin oxide，CTO)、氧化锡(stannum dioxide，SnO₂)或氧化锌(zinc oxide，ZnO)。连接电极5C在图中虽然只有一条，但也可视情况增加至两条以上，且可与透明电极层5B或反射电极层5A采用相同材料。

次像素1的储存电容1C其中电极(未示出)与共通线3A相接，其上电极6A可与数据线3C同时形成。栅极线3B延伸作为位于反射区1A的薄膜晶体管1D的栅极3B’。数据线3C连接的半导体层18A延伸作为晶体管1D的沟道层(未示出)、源极18C/漏极18B和储存电容1C的下电极(未示出)。沟道层、源极18C/漏极18B及下电极可同时形成，其组成可为低温多晶硅、单晶硅或非晶硅。接着以栅极3B’屏蔽沟道层，再进行源极18C/漏极18B、及下电极的轻掺杂漏极(LDD)工艺。

图3B是图3A中，A-A线的剖面图。透明基板15B上依次为源极18C/漏极18B及下电极层6C；透明绝缘层17A；栅极线3B与栅极3B’及中电极层6B；透明绝缘层17B；上电极层6A；有机材料层17C；和最上层的反射电极层5A与透明电极层5B。透明基板15B可为玻璃或塑料等材料。透明绝缘层17A、17B可为相同或不同材料，如二氧化硅(SiO₂)或氮化硅(SiN_x)。有机材料层17C可为压克力树脂。如图3B所示，反射电极层5A具有贯穿孔7A穿过有机材料层17C，且电连接至上电极层6A。上电极层6A具有贯穿孔7B，连接至晶体管1D的漏极8B。上电极6A与下电极6C中间有中电极6B，上电极6A与中电极6B中间具有透明绝缘层17A，而下电极6C与中电极6B中间具有透明绝缘层17B，以形成储存电容1C。除了上述的晶体管1D的结构外，本本领域中的技术人员自可依本身需要，选择适当的薄膜晶体管及对应的制造工艺。

在图3A和图3B中，主狭缝4A的宽度约介于1微米与15微米之间，优选为7微米。连接电极5C的宽度约介于1微米与15微米之间，优选为6微米。反射区1A的面积约为穿透区1B的面积的0.4倍到3倍，优选的情况为穿透区1B的面积大于反射区1A的面积。当穿透区1B大于反射区1A的面积时，需要多几道主狭缝4A将一个较大的穿透区1B分成多个较小穿透区1B。在本发明优选实施例中，一个次像素1可具有一个反射区1A和两个穿透区1B，彼此间以主狭缝4A分隔并以连接电极5C电连接。

由图3A、3B可清楚发现优选实施例的栅极线3B与主狭缝4A并不重叠，因此液晶分子因栅极线的高电压而排列不整齐的问题将可大幅改善。

实施例二：半穿反液晶显示面板

图4A是本发明优选实施例中，半穿反液晶显示面板的剖面图。为简化描述起见，省略关于晶体管的描述。在图4A中，液晶显示面板分为两个反射区1A和穿透区1B，且液晶层9B夹设在矩阵基板9C和彩色滤光片基板9A之间。彩色滤光片基板9A具有透明基板15A、彩色滤光片11及其中的黑色矩阵19、平坦化层17D(overcoat)、导电层5D及配向凸块4B。透明基板15A可为塑料或玻璃。彩色滤光片11可为三原色或其他颜色的染色树脂。导电层5D可为一般常见的透明金属氧化物如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、镉锡氧化物(cadmium tin oxide，CTO)、氧化锡(stannum dioxide，SnO₂)或氧化锌(zinc oxide，ZnO)。虽然此实施例的配向凸块4B位于彩色滤光片基板9A上，但也可视情况形成在矩阵基板9C上，其可为光刻胶材料，形状并不限定于图示的半球形，也可为角锥形、方形或其他合适的形状。在这里必须说明的是，为了使反射区1A的光径距离接近穿透区1B的光径距离，此实施例采用双槽(dual gap)的设计。意即在反射区1A的彩色滤光片基板9A上形成透明光刻胶层4C。顾名思义，双槽指的是液晶层9B在穿透区1B的厚度与其在反射区1A的厚度不同(前者优选为后者的两倍)。在本发明其他实施例中，透明光刻胶层4C可形成在反射区40A的矩阵基板9C上。在本发明其他实施例中，不需形成透明光刻胶层4C。这种情况下，液晶层9B在反射区1A和穿透区1B的厚度相同，此种设计称作单槽(single gap)。

在图4A中，矩阵基板9C具有透明基板15B；埋设在多层电路结构13中的共通线3A与栅极线3B；和最上层的反射电极层5A、透明电极层5B、两者间的主狭缝4A、与连接两者的连接电极(未示出)。反射电极层5A对应反射区1A，透明电极层5B对应穿透区1B。由于此实施例的主狭缝4A不与栅极线3B重叠，可避免栅极线3B的工作电压影响液晶层9B的液晶分子排列。

实施例三：半穿反液晶显示面板

图4B是本发明又一优选实施例中，半穿反液晶显示面板的剖面图。与图4A的差别在于，部分透明电极层5B延伸至反射区1A，用以屏蔽栅极线3B。被主狭缝4A分隔的透明电极层5B之间具有至少一个连接电极(未示出)。值得注意的是，虽然图4B的栅极线3B部分被反射电极层5A屏蔽，另一部分被透明电极层5B屏蔽，栅极线3B也可能完全被透明电极层5B屏蔽。由于栅极线3B被透明导电层5B屏蔽，因此栅极线3B的工作电压将不会影响液晶层9B的液晶分子排列。

实施例四：穿透式液晶显示面板

在前述的实施例中，栅极线3B不与主狭缝4A重叠，或以透明导电层5B屏蔽栅极线3B均应用于半穿反液晶显示面板。除此之外，本发明也可应用于穿透式液晶显示面板如图4C，或应用于反射式液晶显示面板如图4D。

图4C与图4A的差异在于所有显示区均为穿透式。矩阵基板9C上的电极层均为透明电极层5B。为了使液晶层9B的液晶分子多重配向，除了彩色滤光片基板9A上的配向凸块4B外，仍需形成至少一个主狭缝4A分隔透明电极层5B。由于透明电极层5B屏蔽栅极线3B，因此栅极线3B的工作电压不致影响液晶层9B的液晶分子排列。

实施例五：反射式液晶面板

图4D图与图4C的差异在于将透明电极层5B置换成反射电极层5A。与图4C类似，仍需至少一个主狭缝4A帮助液晶层9B的液晶分子多重配向。由于栅极线3B与主狭缝4A不重叠，因此栅极线3B的工作电压不致影响液晶层9B的液晶分子排列。

实施例六：半穿反液晶显示面板的矩阵基板

图5A-5D是本发明实施例的矩阵基板的俯视图。图5A和5B是半穿反液晶显示面板，其共通线3A与数据线3C互相垂直相交构成次像素区1，次像素区1内又分为反射区1A和穿透区1B。反射区1A具有反射电极层5A，穿透区1B具有穿透电极层5B，两者间以连接电极5C电连接。栅极线3B连接至驱动此次像素的晶体管(未示出)，且不与主狭缝4A重叠。由于每一配向凸块4B的影响范围有限，若穿透区1B的面积大到需要多个配向凸块4B时，透明电极层5B需形成对应的主狭缝4A，此时将形成两个以上的穿透区1B。

实施例七：半穿反液晶显示面板的矩阵基板

在图5B中，有部分穿透区1B的透明导电层5B延伸至反射区1A以屏蔽栅极线3B。此实施例的连接电极5C不止一条，优选为两条。连接电极与连接电极之间的距离可介于1微米至15微米之间，以7微米为优选。连接电极5C的宽度约介于1微米与15微米之间，以6微米为优选。此外，只要连接电极5C的密度不至于降低主狭缝4A或其他元件的功能，可使用更多数量的连接电极5C。不只此实施例，本发明的其他实施例均可应用多条连接电极。

实施例八：穿透式液晶显示面板的矩阵基板

图5C是穿透式液晶显示面板的俯视图，为了配合配向凸块4B的设置位置，两条主狭缝4A将透明电极层5B分为三个穿透区1B(可视情况增加)，其透明电极层5B屏蔽栅极线3B。

实施例九：反射式液晶显示面板的矩阵基板

图5D是反射式液晶显示面板的俯视图，为了配合配向凸块4B的设置位置，两条主狭缝4A将反射电极层5A分为三个反射区1A(可视情况增加)，其栅极线3B不与主狭缝4A重叠。综上所述，图5A-5D所示的液晶显示面板均可有效改善栅极线影响液晶分子排列的问题。

虽然本发明已以多个优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与修改，因此本发明的保护范围以所附权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种半穿反液晶显示面板，包括：

矩阵基板，包括：

多条相互平行排列的栅极线；

多条与该栅极线平行的共通线；和

多条相互平行排列的数据线，与该栅极线垂直，其中该栅极线、共

通线与数据线构成多个次像素；

其中每一该次像素包括：

至少一个穿透区；

至少一个反射区；

薄膜晶体管，与该栅极线电连接；

透明电极层，位于该穿透区内并与该薄膜晶体管电连接；

反射电极层，位于该反射区内；

至少一个主狭缝，位于该穿透区及该反射区之间；和

至少一个连接电极，连接该透明电极层和该反射电极层；

其中该主狭缝与该栅极线不重叠；

彩色滤光片基板，包括多个彩色滤光片对应该矩阵基板的该次像素；和

液晶层，夹设在该矩阵基板和该彩色滤光片基板之间。

2.如权利要求1所述的半穿反液晶显示面板，还包括设置在该矩阵基板上的多个配向凸块。

3.如权利要求1所述的半穿反液晶显示面板，还包括设置在该彩色滤光片基板上的多个配向凸块。

4.如权利要求3所述的半穿反液晶显示面板，还包括透明光刻胶层位于该配向凸块与该彩色滤光片之间。

5.如权利要求1所述的半穿反液晶显示面板，其中该薄膜晶体管位于该反射区内。

6.如权利要求1所述的半穿反液晶显示面板，其中该反射电极层屏蔽该栅极线。

7.如权利要求1所述的半穿反液晶显示面板，其中该透明电极层屏蔽该栅极线。

8.如权利要求1所述的半穿反液晶显示面板，其中每一次像素由两条数据线与两条共通线及一条栅极线垂直相交所构成，其中该栅极线位于该两条共通线之间。

9.如权利要求1所述的半穿反液晶显示面板，其中该主狭缝的宽度介于1微米与15微米之间。

10.如权利要求1所述的半穿反液晶显示面板，其中该连接电极的宽度介于1微米与15微米之间。