CN101398582B - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置，其包括一绝缘基板、多个设置在该绝缘基板表面相互平行的扫描线、多个设置在该绝缘基板表面、相互平行且与该扫描线绝缘相交的数据线和多个由该扫描线与该数据线相交所界定的像素单元。每一像素单元包括一第一像素电极、一第二像素电极和一薄膜晶体管。该薄膜晶体管包括一第一源极、一第一漏极和一第一栅极。该第一源极连接该第一像素电极。该第一漏极连接该第二像素电极。该第一栅极连接该扫描线。该第一像素电极的电压与该第二像素电极的电压相异。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明关于一种液晶显示装置，尤其是关于一种多域液晶显示装置。 

背景技术

液晶显示装置具有低辐射、体积轻薄和省电等优点，已被广泛应用在各种信息、通讯、消费性产品中。然而传统液晶显示装置通常存在视角窄和色偏等问题，因此业界提出一种能较好解决上述问题的八域垂直配向型液晶显示装置。 

请参阅图1，是一种现有技术八域垂直配向型液晶显示装置的局部平面结构示意图。该液晶显示装置1包括一第一基板(未标示)、一与该第一基板相对设置的第二基板(未标示)，一夹在该第一基板与该第二基板间的液晶层(未标示)和一用来提供光源的背光模组(图未示)。该液晶层是由介电常数为负且各向异性的液晶分子131构成。 

该第一基板包括朝向该液晶层方向依序设置的一彩色滤光片(图未示)、一公共电极(图未示)和多个第一突起119。该彩色滤光片包括多个红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤光单元。每一第一突起119都是开口向右的“V”型结构，且彼此相互平行间隔设置。 

该第二基板包括多条平行设置的扫描线121、多条相互平行设置且与该扫描线121垂直绝缘相交的第一数据线122、多条相互平行且与该第一数据线122一一交替设置的第二数据线124和多个相互平行间隔设置的第二突起129。每一第二突起129也是开口向右的“V”型结构，且夹在两个相邻第一突起119之间。 

由相邻的两条第一数据线122与相邻的两条扫描线121垂直交叉形成的最小矩形区域定义为一像素单元150。每一像素单元 150对应该彩色滤光片的一滤光单元。该第二数据线124穿过该像素单元150，并将该像素单元150划分为一第一子像素单元151和一第二子像素单元152。该第一子像素单元151包括一第一薄膜晶体管161和一第一像素电极171。该第二子像素单元152包括一第二薄膜晶体管162和一第二像素电极172。 

在每一像素单元150内，该第一像素电极171、该第二像素电极172都与该公共电极相对设置。该第一薄膜晶体管161电连接该第一数据线122与该第一像素电极171。该第一像素电极171通过该第一数据线122、该第一薄膜晶体管161被施加第一灰阶电压。当该第一像素电极171与该公共电极分别被施加第一灰阶电压和公共电压时，两者之间形成一第一电场。该第一电场使得夹在其中的液晶分子131的长轴都向垂直于该第一电场的方向扭转。请参阅图2，是该第一子像素单元151的液晶分子131排列方向的俯视图。该液晶分子131受该第一、第二突起119、129的作用，沿该第一、第二突起119、129的斜面倾斜，具有四个不同的排列方向。 

该第二薄膜晶体管162电连接该第二数据线124与该第二像素电极172。该第二像素电极172通过该第二数据线124、该第二薄膜晶体管162被施加第二灰阶电压。当该第二像素电极172与该公共电极分别被施加第二灰阶电压和公共电压时，两者之间形成一第二电场。该第二电场使得夹在其中的液晶分子131的长轴都向垂直于该第二电场的方向扭转。该液晶分子131受该第一、第二突起119、129的作用，沿该第一、第二突起119、129的斜面倾斜，也具有四个不同的排列方向。该第二子像素单元152的液晶分子131的四个排列方向与该第一子像素单元151的液晶分子131的四个排列方向类似。 

请参阅图3，是该第一、第二子像素单元151、152的液晶分子131排列方向的侧视图。由于该二像素电极171、172被施加的灰阶电压不同，因而该第一、第二子像素单元151、152内的电场不同，其内的液晶分子131的倾斜角θ₁、θ₂不同。因而，该液 晶显示装置1能够实现八域显示。 

但是，该液晶显示装置1的每一像素单元150需一第一数据线122和一第二数据线124驱动来获得两个不同的驱动电压，再配合该第一、第二突起119、129来使该液晶显示装置1实现八域显示，上述诸多条件使该液晶显示装置1布线复杂，其成本也相应较高。 

发明内容

为了解决现有技术多域液晶显示装置的布线复杂的问题，有必要提供一种布线简单且实现多域显示的液晶显示装置。 

一种液晶显示装置，其包括一绝缘基板、多条设置在该绝缘基板表面的相互平行的扫描线、多条设置在该绝缘基板表面、相互平行并且与该扫描线绝缘相交的数据线和多个由该扫描线与该数据线相交所界定像素单元，该像素单元包括一第一像素电极、一第二像素电极，该像素单元还包括一第一薄膜晶体管和一第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管包括一源极、一漏极和一栅极，该第二薄膜晶体管包括一栅极，一源极和一漏极，该像素单元进一步包括一钝化层及设置于该钝化层下方的一栅极绝缘层，该第一薄膜晶体管的栅极设置于该钝化层的上方，该第二薄膜晶体管的栅极设置于该栅极绝缘层的下方，该钝化层的厚度小于该栅极绝缘层的厚度，该第一薄膜晶体管的栅极连接到该扫描线，源极连接到数据线，漏极连接到该第一像素电极，该第二薄膜晶体管源极电连接该第一像素电极，漏极连接该第二像素电极，栅极连接该扫描线，该第一像素电极的电压与该第二像素电极的电压相异。 

一种液晶显示装置，其包括多个像素单元，一像素单元包括一第一像素电极、一第二像素电极该像素单元还包括一第一薄膜晶体管和一第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管包括一源极、一漏极和一栅极，该第二薄膜晶体管包括一栅极，一源极和一漏极，该像素单元进一步包括一钝化层及设置于该钝化层下方的一栅极 绝缘层，该第一薄膜晶体管的栅极设置于该钝化层的上方，该第二薄膜晶体管的栅极设置于该栅极绝缘层的下方，该钝化层的厚度小于该栅极绝缘层的厚度，第一薄膜晶体管的源极连接数据线，第二薄膜晶体管的源极及第一薄膜晶体管的漏极连接第一像素电极，第一薄膜晶体管的栅极与第二薄膜晶体管的栅极连接到同一扫描线，该第二薄膜晶体管的漏极连接该第二像素电极。 

与现有技术相比较，本发明液晶显示装置的一像素单元仅需由一条数据线驱动来实现多域显示，从而使得该液晶显示装置布线简单，成本也相应较低。 

附图说明

图1是一种现有技术八域垂直配向型液晶显示装置的局部平面结构示意图。 

图2是该第一像素单元内液晶分子排列方向的俯视图。 

图3是该第一、第二子像素单元的液晶分子排列方向的侧视图。 

图4是本发明液晶显示装置第一实施方式的局部平面结构示意图。 

图5是图4所示V区域的放大示意图。 

图6是沿图5所示VI-VI线的剖面示意图。 

图7是图4所示VII区域的放大示意图。 

图8是沿图7所示VIII-VIII线的剖面示意图。 

图9是图4所示该第一子像素单元内液晶分子排列方向的俯视图。 

图10是该第一、第二子像素单元内液晶分子排列方向的侧视图。 

图11是本发明液晶显示装置第二实施方式的局部剖面示意图。 

具体实施方式

请参阅图4，是本发明液晶显示装置第一实施方式的平面结构示意图。该液晶显示装置4包括一第一基板(未标示)、一与该第一基板相对设置的第二基板(未标示)，一夹在该第一基板与该第二基板之间的液晶层(未标示)和一用来提供光源的背光模组(图未示)。该液晶层是由介电常数为负且各向异性的液晶分子431构成。 

该第一基板包括沿朝向该液晶层方向依序设置的一彩色滤光片(图未示)、一公共电极(图未示)和多个第一突起419。该彩色滤光片包括多个红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤光单元。每一第一突起419是呈开口向右的“V”型结构，且相互平行间隔设置。 

该第二基板包括一绝缘基板(未标示)、设置在绝缘基板内表面的多条相互平行的扫描线411、多条相互平行且与该扫描线411垂直绝缘相交设置的数据线412、多个由该扫描线411与该数据线412垂直交叉形成的最小矩形区域定义的像素单元450和多个相互平行设置的第二突起429。每一第二突起429呈开口向右的“V”型结构，并且对应夹在两个第一突起419之间。每一像素单元450对应该彩色滤光片的一滤光单元。该像素单元450包括一第一子像素单元451和一第二子像素单元452。 

该第一子像素单元451包括一第一薄膜晶体管461和一第一像素电极471。该第一薄膜晶体管461设置在该扫描线411与该数据线412相交处，其电连接该数据线412和该第一像素电极471。该第二子像素单元452包括一第二薄膜晶体管462和一第二像素电极472。该第二薄膜晶体管462设置在该第一像素电极471与该第二像素电极472之间，其电连接该第一像素电极471和该第二像素电极472。 

该第一薄膜晶体管461是顶栅极薄膜晶体管，其结构如图5和图6所示，其中，图5是图4所示V区域的放大示意图，图6是沿图5所示VI-VI线的剖面示意图。该第一薄膜晶体管461包括：一栅极绝缘层52、非晶硅层53、重掺杂非晶硅层54、一第一源极4611、一第一漏极4612、一钝化层55和一第一栅极4613。 该栅极绝缘层52覆盖一绝缘基板51。该非晶硅层53覆盖该栅极绝缘层52。该重掺杂非晶硅层54覆盖该非晶硅层53。该非晶硅层53和该重掺杂非晶硅层54包括一凹型开口(未标示)。该第一源极4611、该第一漏极4612位在该凹型开口两侧，且覆盖该重掺杂非晶硅层54。该钝化层55覆盖该第一源极4611、该第一漏极4612和该凹型开口处的非晶硅层53。该第一栅极4613覆盖该钝化层55的对应该凹型开口和其边缘的区域。 

该第一栅极4613连接到该扫描线411。该第一源极4611连接到该数据线412。该第一漏极4612连接到该第一像素电极471。该第一栅极4613可与该第一、第二像素电极471、472由一道光刻蚀工艺形成，并且两者可以为同一种材料，如氧化铟锡或氧化铟锌等。该钝化层55的厚度小于该栅极绝缘层52的厚度。 

该第二薄膜晶体管462是底栅极薄膜晶体管，其结构如图7和图8所示，图7是图4所示VII区域的放大示意图，图8是沿图7所示VIII-VIII线的剖面示意图。该第二薄膜晶体管462包括：一第二栅极4623、该栅极绝缘层52、该非晶硅层53、该重掺杂非晶硅层54、一第二源极4621、一第二漏极4622和该钝化层55。该第二栅极4623设置在该绝缘基板51内表面。该栅极绝缘层52覆盖该绝缘基板51和该第二栅极4623。该非晶硅层53覆盖该栅极绝缘层52。该重掺杂非晶硅层54覆盖该非晶硅层53。该非晶硅层53和该重掺杂非晶硅层54包括一凹型开口(未标示)。该第二源极4621、该第二漏极4622分别位在该凹型开口两侧，并且覆盖该重掺杂非晶硅层54。该钝化层55覆盖该第二源极4621、该第二漏极4622和该开口处的非晶硅层53。 

该第二栅极4623连接到该扫描线411。该第二源极4621连接到该第一像素电极471。该第二漏极4622连接到该第二像素电极472。 

由于该第一薄膜晶体管461是顶栅极薄膜晶体管，该第二薄膜晶体管462是底栅极薄膜晶体管，并且该钝化层55的厚度小于该栅极绝缘层52的厚度，因而该第一薄膜晶体管461的开启电压 Vth1小于该第二薄膜晶体管462的开启电压Vth2，其具体原因在于： 

对在薄膜晶体管，其开启电压满足以下关是式： 

$V_{\mathrm{th}}=\frac{\left|Q_{\mathrm{SD}}^{\′}\right|}{C_{\mathrm{ox}}}+V_{\mathrm{FB}}+2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{fp}}$ 和 

$C_{\mathrm{ox}}=\mathrm{\κ}{\mathrm{\ϵ}}_0\frac{s}{d}$

其中，V_th表示薄膜晶体管的开启电压，C_ox表示栅极氧化层电容，Q′_SD表示栅极与源极在非晶硅层中导引出的电荷，V_FB表示非晶硅层的平带电压，2φ_fp表示非晶硅层和该重掺杂非晶硅层的费米能阶差值，κ表示非晶硅层的相对介电是数，ε₀表示介电常数，s表示栅极氧化层电容的电容面积，d表示栅极氧化层电容的电容厚度。 

该第一薄膜晶体管461的Q′_SD1值、V_FB1值、2φ_fp1值、κ₁值、ε₀₁值、s1值与该第二薄膜晶体管462的Q′S_D2值、V_FB2值、2φ_fp2值、κ₂值、ε₀₂值、s₂值基本相等。因而由上述公式可知：该第一、第二薄膜晶体管461、462的开启电压V_th1、V_th2分别由各自的栅极氧化层电容的厚度d₁、d₂决定，并且与其成正比关系。 

该第一薄膜晶体管461的栅极氧化层电容的电容厚度d₁即为该钝化层55的厚度。该第二薄膜晶体管462的栅极氧化层电容的电容厚度d₂即为该栅极绝缘层52的厚度。其中，该栅极绝缘层52的厚度大在该钝化层55的厚度，则d₁＜d₂，所以V_th1＜V_th2，即该第二薄膜晶体管462的开启电压V_th2大于该第一薄膜晶体管461的开启电压V_th1。 

而该扫描线411的扫描电压基本等于该第一薄膜晶体管461的开启电压V_th1。当该扫描电压施加到该像素单元450，该第一薄膜晶体管461完全开启。即，该第一薄膜晶体管461的非晶硅层53上表面聚集大量电子，所聚集的电子较多，因而所形成的导电沟道较宽。电流流经该沟道几乎不产生电压损耗。所以，该第一像素电极471的电压等于该数据线412输出的像素电压。 

该第一像素电极471的像素电压与该公共电极的公共电压产 生一第一电场。该第一电场使得夹在其中的液晶分子431都向垂直于该第一电场的方向扭转。请参阅图9，是该第一子像素单元451的液晶分子431排列方向的俯视图。该液晶分子431受该第一、第二突起419、429的作用，沿该第一、第二突起419、429的斜面倾斜，该液晶分子431具有四个不同方向的排列方向。 

因为该扫描电压小于该第二薄膜晶体管462的开启电压V_th2，所以该第二薄膜晶体管462不完全开启。该第二薄膜晶体管462的非晶硅层53下表面聚集少量电子，所聚集的电子较少，因而所形成的导电沟道较小。该沟道的电阻较大。电流流经该沟道产生电压损耗。因而，该第二像素电极472的电压小于该第一像素电极471的电压。 

该第二像素电极472的像素电压与该公共电极的公共电压产生一第二电场。该第二电场使得夹在其中的液晶分子431都向垂直于该第二电场的方向扭转。该液晶分子431受该第一、第二突起419、429的作用，沿该第一、第二突起419、429的斜面倾斜，该液晶分子431具有四个不同方向的排列方向。 

请参阅图10，是该第一、第二子像素单元451、452内液晶分子431排列方向的侧视图。由于该第二像素电极472的电压小于该第一像素电极471的电压，因而该第一、第二电场的大小不同，因而二子像素单元451、452内的液晶分子431的倾斜角θ₃、θ₄不同。因而，该液晶显示装置4能够实现八域显示。 

与现有技术相比较，该液晶显示装置4的一像素单元450仅需由一数据线412驱动即可实现八域显示，其布线简单，成本也相应较低。并且由于一像素单元450只有一条数据线412，因而该第一、第二像素电极471、472面积都较大，进而该液晶显示装置4的有效显示面积较大。同时，由于该扫描电压基本等于该第一薄膜晶体管461的开启电压，因而扫描电压值较小，该液晶显示装置4的功耗较小。 

请参阅图11，是本发明液晶显示装置第二实施方式的局部剖面示意图。该液晶显示装置与第一实施方式的液晶显示装置4大 致相同，其主要区别在于：第一薄膜晶体管661为双栅极薄膜晶体管。该第一薄膜晶体管661包括：一第三栅极6613、一栅极绝缘层72、一非晶硅层73、一重掺杂非晶硅层74、一第三源极6611、一第三漏极6612、一钝化层75和一第四栅极6614。该第三栅极6613设置在绝缘基板71内表面。该栅极绝缘层72覆盖该绝缘基板71和该第三栅极6613。该非晶硅层73覆盖该栅极绝缘层72。该重掺杂非晶硅层74覆盖该非晶硅层73。该非晶硅层73和该重掺杂非晶硅层74包括一凹型开口。该第三源极6611、该第三漏极6612位在该凹型开口两侧，并且覆盖该重掺杂非晶硅层74。该钝化层75覆盖该第三源极6611、该第三漏极6612和该开口处的重掺杂非晶硅层74。该第四栅极6614覆盖该钝化层75，并且对应该第三栅极6613。该钝化层75的厚度小于该栅极绝缘层72的厚度。 

该第三栅极6613与该第四栅极6614连接到同一扫描线。该第三源极6611连接到数据线。该第三漏极6612连接到第一像素电极。该第四栅极6614可以与第一、第二像素电极由一道光刻蚀制程形成，并且为同一种材料，如氧化铟锡或氧化铟锌等。 

该第三栅极6613、该第四栅极6614被施加电压后，该第一薄膜晶体管661的非晶硅层73上表面聚集大量电子，形成一第一导电沟道。该第一薄膜晶体管661的非晶硅层73下表面聚集少量电子，形成一第二导电沟道。该第一、第二导电沟道同时工作，进一步降低该第一薄膜晶体管661的开启电压。 

与现有技术相比较，该液晶显示装置6的扫描电压可进一步降低，其功耗更低。并且该液晶显示装置6的一像素单元也仅需由一数据线驱动来实现八域显示，因而其布线简单，成本也相应较低，同时该液晶显示装置6的有效显示面积也较大。 

本发明的液晶显示装置不限在上述实施方式所述，也可以具其它变更设计，如：第二源极可以与第一源极连接到同一数据线；第二源极也可以直接连接到第一漏极；第一像素电极与第二像素电极之间可以连接一电容结构，该电容结构用来调整该第一、第 二像素电极的电压。 

Claims (7)

1.一种液晶显示装置，其包括一绝缘基板、多条设置在该绝缘基板表面的相互平行的扫描线、多条设置在该绝缘基板表面、相互平行并且与该扫描线绝缘相交的数据线和多个由该扫描线与该数据线相交所界定像素单元，该像素单元包括一第一像素电极、一第二像素电极，其特征在于：该像素单元还包括一第一薄膜晶体管和一第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管包括一源极、一漏极和一栅极，该第二薄膜晶体管包括一栅极，一源极和一漏极，该像素单元进一步包括一钝化层及设置于该钝化层下方的一栅极绝缘层，该第一薄膜晶体管的栅极设置于该钝化层的上方，该第二薄膜晶体管的栅极设置于该栅极绝缘层的下方，该钝化层的厚度小于该栅极绝缘层的厚度，该第一薄膜晶体管的栅极连接到该扫描线，源极连接到数据线，漏极连接到该第一像素电极，该第二薄膜晶体管源极电连接该第一像素电极，漏极连接该第二像素电极，栅极连接该扫描线，该第一像素电极的电压与该第二像素电极的电压相异。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一薄膜晶体管进一步包括一非晶硅层和一覆盖该非晶硅层的重掺杂非晶硅层，该非晶硅层和该重掺杂非晶硅层包括一凹型开口，该源极、该漏极位于该凹型开口两侧，且覆盖该重掺杂非晶硅，该钝化层覆盖该源极、该漏极和该凹型开口处的非晶硅层，该栅极覆盖该钝化层的对应该凹型开口和其边缘的区域。

3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：该第二薄膜晶体管的栅极设置在该绝缘基板内表面。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：该第一薄膜晶体管进一步包括另一栅极，该另一栅极设置于该栅极绝缘层的下方且连接到该扫描线。

5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：该液晶显示装置进一步包括一与该绝缘基板相对设置的另一基板，该另一基板设置多个相互平行的第一突起，每一第一突起是开口向右的V型结构，且相互平行间隔设置，该绝缘基板设置多个第二突起，每一第二突起是开口向右的V型结构，并且对应夹在两个第一突起之间。

6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：该液晶显示装置进一步包括一与该绝缘基板相对设置的另一基板，该另一基板设置多个相互平行的第一突起，每一第一突起是开口向右的V型结构，且相互平行间隔设置，该绝缘基板设置多个第二突起，每一第二突起是开口向右的V型结构，并且对应夹在两个第一突起之间。

7.一种液晶显示装置，其包括多个像素单元，一像素单元包括一第一像素电极、一第二像素电极，其特征在于：该像素单元还包括一第一薄膜晶体管和一第二薄膜晶体管，该第一薄膜晶体管包括一源极、一漏极和一栅极，该第二薄膜晶体管包括一栅极，一源极和一漏极，该像素单元进一步包括一钝化层及设置于该钝化层下方的一栅极绝缘层，该第一薄膜晶体管的栅极设置于该钝化层的上方，该第二薄膜晶体管的栅极设置于该栅极绝缘层的下方，该钝化层的厚度小于该栅极绝缘层的厚度，第一薄膜晶体管的源极连接数据线，第二薄膜晶体管的源极及第一薄膜晶体管的漏极连接第一像素电极，第一薄膜晶体管的栅极与第二薄膜晶体管的栅极连接到同一扫描线，该第二薄膜晶体管的漏极连接该第二像素电极。

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