CN101706637A - 高显示质量的画素电极结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高显示质量的画素电极结构，包含一透明基板，此基板上设有一资料线、一共通电极线与一第一、第二数组画素，第一数组画素形成一第一薄膜晶体管、一第一画素电极与一第一扫描线，且使共通电极线设置于第一扫描线侧方，第二数组画素形成一第二薄膜晶体管、一第二画素电极、一第二扫描线，且亦使共通电极线设置于第二扫描线侧方，另在共通电极在线设有一第一、第二通孔，其分别与第一、第二薄膜晶体管延伸端接触，在数据线的侧边设有一虚拟线，且又有一第三通孔位于虚拟线与共通电极在线。本发明不但能提升画素开口率，更能拥有较佳的共同讯号的稳定性。

Description

高显示质量的画素电极结构
【技术领域】
本发明有关一种电极结构，特别是关于一种高显示质量的画素电极结构。
【背景技术】
请参阅图1，在传统主动矩阵式的液晶显示器(LCD)中，其单闸极电路架构的每个画素具有一薄膜晶体管(TFT)10，其闸极连接至水平方向的扫描线12，源极连接至垂直方向的数据线14，汲极则连接至画素电极，邻行的薄膜晶体管10有各自连接的数据线14。
以下介绍此传统电路架构的基本操作方式，在水平方向上的同一条扫描线12上，所有薄膜晶体管10的闸极都连接在一起，所以施加电压是连动的，若在某一条扫描线12上施加足够大的正电压，则此条扫描在线所有的薄膜晶体管12都会被打开，此时该条扫描线12上的画素电极，会与垂直方向的数据线14连接，而经由垂直数据线14送入对应的视讯信号，以将画素电极充电至适当的电压。接着施加足够大的负电压，关闭薄膜晶体管10，直到下次再重新写入信号，其间使得电荷保存在液晶电容上；此时再启动一条水平扫描线12，送入其对应的视讯信号。如此依序将整个画面的视讯数据写入，再重新自第一条重新写入信号。
上述的单闸极电路架构由于数据线14的数量过多，因此其消耗在源极芯片上的成本相当高，而为了减少此成本的消耗，后来的技术提出了一种双闸极电路架构，也就是如图2所示，相邻两行的薄膜晶体管16共享同一条数据线18，这样一来，就可以减少资料线18的使用数量，进而降低源极芯片的制造成本。另外为了解决面板显示的串音(crosstalk)现象，在相邻的数据线18之间，还设有一虚拟线20，并在虚拟线20上提供与数据线18极性相反的讯号，如此便能使面板呈现更好显示效果。
但是对于上述所提供的技术而言，其从电路布局来观察，如图3所示，因为共通电极线22占有面积过大，使电极层24扣掉形成共通电极线22的金属层的透光区域变少，进而让整个面板的开口率有所损失。
因此，本发明在针对上述缺陷，提出一种高显示质量的画素电极结构，以解决现有所产生的问题。
【发明内容】
本发明的主要目的，在于提供一种高显示质量的画素电极结构，其将共通电极线设置在相邻的扫描线之间，以减少共通电极线的数量，如此可提升面板的画素开口率。
本发明的另一目的，在于提供一种高显示质量的画素电极结构，其将共通电极线与虚拟线做短路连接，以拥有较佳的共同讯号的稳定性，并于数据线断线时，可利用雷射修补的方式再与虚拟线连接，以此提升良率。
为达上述目的，本发明提供一种高显示质量的画素电极结构，包含一透明基板，此基板上设有一资料线、一共通电极线与一第一、第二数组画素，第一数组画素系形成一第一薄膜晶体管、一第一画素电极与一第一扫描线，且使共通电极线设置于第一扫描线侧方，第二数组画素系形成一第二薄膜晶体管、一第二画素电极、一第二扫描线，且亦使共通电极线设置于第二扫描线侧方，另在共通电极在线设有一第一、第二通孔，其分别与第一、第二薄膜晶体管延伸端接触，在数据线的侧边设有一虚拟线，且又有一第三通孔位于虚拟线与共通电极在线.
【附图说明】
下面结合附图和实施例对发明进一步说明：
图1与图2为现有技术的显示面板的电路示意图；
图3为现有技术的显示面板的电路布局(layout)结构示意图；
图4为本发明的液晶显示面板的第一实施例的电路布局结构示意图；
图5为本发明的液晶显示面板的第一实施例的电路布局结构的局部放大示意图；
图6为图5的电路布局结构中沿A-A’切线的结构剖视图；
图7为图5的电路布局结构中沿B-B’切线的结构剖视图；
图8为本发明的液晶显示面板的第二实施例的电路布局结构示意图；
图9为本发明的液晶显示面板的第二实施例的电路布局结构的局部放大示意图；
图10为本发明的液晶显示面板的电路示意图；
图11为本发明的双闸极画素单元的电路示意图；
图12为本发明的液晶显示面板进行雷射修补后的电路示意图。
【具体实施方式】
本发明所制作的液晶显示面板主要利用现有技术已设有的虚拟线与和与薄膜晶体管端的共通电极连接的共通电极线进行短路设计。请同时参阅图4与图5的电路布局的第一实施例，图5为图4中虚线方框中的画素电极结构的放大示意图，此虚线方框中所有的组件包含二由电极层50形成的画素电极、二颗薄膜晶体管26、28及其周围的布线，薄膜晶体管26、28为N型，而图4则是以此虚线方框中的画素电极结构为单元，彼此利用扫描线(Gateline)30、数据线(Data line)32、虚拟线34及共通电极线36相互连接而构成的数组液晶显示面板。且，由于画素电极结构在显示面板上是以矩阵方式排列，因此同一行的画素电极结构会共享同一条数据线32、虚拟线34，同一列的画素电极结构会共享同一条扫描线30与共通电极线36。每一个画素电极结构中的组件之连接关系与位置关系都相同，兹以一个画素电极结构为例，陈述如下。
为了清楚说明实施方式，以下请同时参阅图5与图6，图6为图5的电路布局(layout)结构中沿A-A’切线的剖视图，可表达出图5中所包含的组件的上下堆栈关系。图5为一画素电极结构，其主要包含一透明基板38、一第一数组画素与一第二数组画素，第一、第二数组画素分别形成第一、第二薄膜晶体管26、28、第一、第二画素电极33、35，以及第一、第二扫描线60、62。第一、第二数组画素由一第一金属层40、一绝缘层42、一半导体层44、一第二金属层46、一保护层48、一电极层50所形成，而液晶层设在电极层上50。保护层48为一绝缘材质，其与绝缘层42的材质皆为氮化硅，电极层50的材质为氧化铟锡(ITO)，且此电极层50形成与第一、第二薄膜晶体管26、28分别连接之第一、第二画素电极33、35。
第一金属层40设于透明基板38上，以形成一第一薄膜晶体管26的闸极56、一第二薄膜晶体管28的闸极58、一第一扫描线60、一第二扫描线62与在第一扫描线60下方与第二扫描线62上方的两者中间的一共通电极线64，然在第一金属层40形成时，同时分别将第一、第二扫描线60、62与第一、第二薄膜晶体管26、28的闸极56、58形成为相连的线路，第一金属层40形成后其上形成有一绝缘层42，绝缘层42于第一、二薄膜晶体管26、28上作为闸极绝缘层.绝缘层42上设有半导体层44，此半导体层44分为上下二层结构，其下层为一非晶硅层(a-Si)52，是直接设于绝缘层42上，其上层为一n+掺杂非晶硅(n+a-Si)的奥姆接触层54，奥姆接触层54与绝缘层42上设有一第二金属层46，以形成第一、第二薄膜晶体管26、28的源极66、68与汲极70、72、一虚拟线74与在该虚拟线74侧边的一数据线78，数据线78连接第一、第二薄膜晶体管26、28的源极66、68，又第一、第二薄膜晶体管26、28位于资料线78的相异两侧，第一、第二薄膜晶体管26、28分别位于第一、第二扫描线60、62的相异两侧，第一、第二薄膜晶体管26、28之源66、68、汲极70、72分别位于第一、第二薄膜晶体管26、28的闸极56、58上方，且非晶硅层52与奥姆接触层54皆位于第一、第二薄膜晶体管26、28的源极66、68与汲极70、72下方，虚拟线74与数据线78互相平行设置，并与共通电极线64及第一、第二扫描线60、62垂直交会。
另从图中可以发现，第一画素电极33设于第一扫描线60下方且重叠于共通电极线64及第二扫描线62，其中第一画素电极33与第二扫描线62重叠面积小于第一画素电极33与共通电极线64重叠面积。而第二画素电极35设于第二扫描线62上方且重叠于共通电极线64及第一扫描线60，其中第二画素电极35与第一扫描线60重叠面积小于第二画素电极35与共通电极线64重叠面积。
接下来请同时参阅图5、图6及图7，图7为图5的电路布局结构中沿B-B’切线的剖视图。奥姆接触层54与第二金属层46上系覆盖一保护层48，此保护层48具有分别位于第一、第二薄膜晶体管26、28之汲极70、72和半导体层44上方的一第一、第二通孔80、81，与位于虚拟线74和共通电极线64的交界处的一第三通孔82，且虚拟线74上之保护层48仅有部份覆盖其线宽，第三通孔82同时贯穿下方之绝缘层42，另在保护层48蚀刻出第一、第二通孔80、81时，因无法透过半导体层44并继续往绝缘层42蚀刻，所以第一、第二通孔80、81的深度仅能到达半导体层44。第一通孔80为图6的剖视图中的保护层48没有连接的部分，第三通孔82为图7的剖视图中的保护层48与绝缘层42没有连接的部分。
在保护层48上设有一电极层50，此电极层50不但可通过第一、第二通孔80、81与对应的第一、第二薄膜晶体管26、28之汲极70、72和半导体层44相接触，又可通过第三通孔82与虚拟线74和共通电极线64相接触。如图6所示，由于通孔的缘故，作为汲极70的第二金属层46和半导体层44暴露在外，因此可与电极层50相接触；亦如图7所示，由于通孔的缘故，作为虚拟线74的第二金属层46和作为共通电极线64的第一金属层40也暴露在外，因此可与电极层50相接触，此处的电极层50为独立电极层区块，可将虚拟线74与共通电极线64相连接并令其导通。
另外，与薄膜晶体管的汲极相接触的电极层50和第一金属层40、第二金属层46重叠的部分，可形成该薄膜晶体管的储存电容。如第一薄膜晶体管26的汲极70有一部分往共通电极线64延伸，并与此共通电极线64和电极层50重叠的部分为第一薄膜晶体管26的储存电容；第二薄膜晶体管28的汲极72有一部分系往共通电极线64延伸，并与此共通电极线64和电极层50重叠的部分为第二薄膜晶体管28的储存电容。
还有，此实施例的电极层50并没有与第一、第二薄膜晶体管26、28的汲极70、72侧的第一、第二扫描线60、62重叠，所以在连接每个薄膜晶体管的电极层边缘处，必须于彩色滤光片中对应设置遮光物，如黑色矩阵(BM)。如此一来，当显示面板制作成液晶显示器时，每一个画素边缘才不会出现漏光，而影响液晶分子排列，且邻接画素才不会出现混色的现象。
利用上述电路布局所制造出来的液晶显示面板如图4所示，可与现有技术的图3同时比较，在相邻扫描线30与相邻数据线32的二个电极层50为分别二个画素的画素显示区，在本发明的设计下，共通电极线36不会侵占到电极层50的透光区域的面积，另外在相同的晶体管的数量下，图4所使用到的共通电极线36的数量比图3少，如八颗晶体管本发明仅用到二条共通电极线，而现有技术却用到四条，换句话说，如此设计便能提升画素的开口率。
接着请同时参阅图8与图9的电路布局的第二实施例，其与第一实施例的差异在于电极层50与第一、第二薄膜晶体管26、28的汲极70、72侧的第一、第二扫描线60、62部份重叠，所以在连接每个薄膜晶体管的电极层与第一、第二扫描线60、62重叠区域的边缘处，不必于彩色滤光片中对应设置遮光物，此种设计可同时增加了储存电容的分布面积，进而减少面板闪烁率，且增加其开口率。
参阅完本发明的电路布局，请继续参阅其等效电路图，如图10所示。本发明的液晶显示面板的等效电路包含多条平行之扫描线86与多条平行之数据线84，扫描线86包含有一第一扫描线862与一第二扫描线864，数据线84系与扫描线86互相垂直，且数据线84中包含一第一数据线842，扫描线86系与多共通电极线88互相平行，且共通电极线88包含一第一共通电极线882。
本发明的液晶显示面板还包含以矩阵方式排列的多双闸极画素单元92，并以数据线84、扫描线86与共通电极线88彼此连接而成，每一个双闸极画素单元92系连接一条数据线84、二条扫描线86与一条共通电极线88。同一行的双闸极画素单元92会共享同一条数据线84，同一列的双闸极画素单元92会共享同一条扫描线86与共通电极线88。每一个双闸极画素单元92中的组件之连接关系与位置关系都相同，兹以一个双闸极画素单元92为例，并将第一、第二扫描线862、864、第一资料线842、第一共通电极线882与一双闸极画素单元92彼此之间的连接与位置关系介绍如下。
请同时参阅图12，每一个双闸极画素单元92包含一第一薄膜晶体管922及其对应连接之一第一液晶电容925、一第一储存电容926，与一第二薄膜晶体管924及其对应连接的一第二液晶电容927、一第二储存电容928，且第一扫描线862与第二扫描线864的相异两侧分别设有一薄膜晶体管及其对应连接的液晶电容、储存电容，第一数据线842的相异两侧亦分别设有一薄膜晶体管及其对应连接的液晶电容、储存电容，第一扫描线862及第二扫描线864设于第一共通电极线882的相异两侧。
第一薄膜晶体管922的闸极连接第一扫描线862，其源极连接第一数据线842，其汲极连接第一液晶电容925与第一储存电容926的一端，第一液晶电容925的另一端连接一彩色滤光片(CF)端的共通电极，以接收一第一共通电极讯号，第一储存电容926的另一端连接第一共通电极线882，第一资料线842与第一共通电极线882分别传输一数据讯号与一第二共通电极讯号至第一薄膜晶体管922中，且第一扫描线862控制第一薄膜晶体管922接收该数据讯号，进而控制第一液晶电容925的充放电，而第一储存电容926用来维持第一液晶电容925两端的电位差，以防第一液晶电容925漏电的情况发生.
同样地，第二薄膜晶体管924的闸极连接第二扫描线864，其源极连接第一数据线842，其汲极连接第二液晶电容927与第二储存电容928的一端，第二液晶电容927的另一端连接彩色滤光片端的共通电极，以接收第一共通电极讯号，第二储存电容928的另一端连接第一共通电极线882，第一资料线842与第一共通电极线882分别传输数据讯号与第二共通电极讯号至第二薄膜晶体管924中，且第二扫描线864控制第二薄膜晶体管924接收该数据讯号，进而控制第二液晶电容927的充放电，而第二储存电容928系用来维持第二液晶电容927两端的电位差，以防第二液晶电容927漏电的情况发生。
液晶显示面板还包含多条虚拟线90，每一条虚拟线90分别设于相邻两行的双闸极画素单元92之间，并短路连接共通电极线88，由于在第二共通电极讯号在共通电极线88传输的过程中，会因为布线的长度过长而造成面板中央处的讯号不稳定，因此将共通电极线88通过与该些虚拟线90短路，以稳定第二共通电极讯号。
图10可与现有技术的图2同时比较，如同电路布局比较的结果，在相同的晶体管的数量下，图8所使用到的共通电极线的数量比图2少，换句话说，如此便能提升画素的开口率，且此电路设计可应用于垂直配向式(VA type)、扭转向列式(TN type)、平面转换式(IPStype)的液晶或是有有机缘膜的画素设计。
请继续参阅图10，本发明的液晶显示面板的作动描述如下，首先每一条共通电极线88与数据线84分别传输一第二共通电极讯号与一数据讯号至连接的储存电容98与薄膜晶体管94中，且每一个液晶电容96接收一第一共通电极讯号，同时由于每一条共通电极线88彼此通过虚拟线90短路连接的缘故，因此在每一条共通电极线88中的第二共通电极讯号是相当稳定的。接着利用扫描线86由上而下依序控制每一行的薄膜晶体管94接收该数据讯号，进而控制液晶电容96的充放电，同时连接液晶电容96的储存电容98则用来维持液晶电容96两端的电位差。
最后请参阅图12，本发明的液晶显示面板的电路设计还有一项优点，即是当数据线842断线时，可在虚线方框所在位置处利用雷射将其断线后，在虚线圈所在位置处，再利用雷射将第一数据线842与共通电极线88连接，即可利用第一虚拟线902来代替以断线的数据线842而修补完成，同时提升产品良率。
综上所述，本发明不但可提升面板的画素开口率，又将共通电极线与虚拟线做短路连接，以拥有较佳的共同讯号的稳定性，是一种相当实用的发明。
以上所述者，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，故举凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明之申请专利范围内。

Claims (13)

1.一种高显示质量的画素电极结构，其特征在于：包含，
一透明基板；
一资料线，其设于该透明基板上；
一共通电极线，其设于该透明基板上；
一第一数组画素，其设于该透明基板上，以形成一第一薄膜晶体管、一第一画素电极、一第一扫描线，且该共通电极线设置于该第一扫描线侧方；
一第一通孔，其位于该共通电极在线并与该第一薄膜晶体管延伸端接触；
一第二数组画素，其设于该透明基板上，以形成一第二薄膜晶体管、一第二画素电极、一第二扫描线，且该共通电极线设置于该第二扫描线侧方；
一第二通孔，其位于该共通电极在线并与该第二薄膜晶体管延伸端接触；
一虚拟线，其设于该数据线的侧边；以及
一第三通孔，其位于该虚拟线与该共通电极在线。
2.根据权利要求1所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该共通电极线设于该第一扫描线下方与该第二扫描线上方的两者中间。
3.根据权利要求1所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第一画素电极设于该第一扫描线下方且重叠于该共通电极线及该第二扫描线。
4.根据权利要求3所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第一画素电极与该第二扫描线重迭面积小于该第一画素电极与该共通电极线重迭面积。
5.根据权利要求1所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第二画素电极设于该第二扫描线上方且重叠于该共通电极线及该第一扫描线。
6.根据权利要求5所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第二画素电极与该第一扫描线重叠面积小于该第二画素电极与该共通电极线重叠面积。
7.根据权利要求1所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第一、第二薄膜晶体管各包含一源极、一汲极、一闸极。
8.根据权利要求7所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第一、二通孔与该第一、第二薄膜晶体管接触的延伸端为该汲极。
9.根据权利要求1所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第一、第二数组画素结构包含一第一金属层、一绝缘层、一半导体层、一第二金属层、一保护层、一电极层。
10.根据权利要求9所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该电极层与该第一、第二晶体管的汲极侧的该第一、第二扫描线部分重叠。
11.根据权利要求9所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第一、二通孔形成于部份该第二金属层与部份该半导体层上，使该电极层与部份该第二金属层与部份该半导体层相连接。
12.根据权利要求1所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第一、第二薄膜晶体管位于该资料线的相异两侧，该第一、第二薄膜晶体管位于该第一、第二扫描线的相异两侧。
13.根据权利要求1所述的高显示质量的画素电极结构，其特征在于：该第三通孔形成于部份该虚拟线与部份该共通电极在线，其再由独立部份的电极层将该虚拟线与该共通电极线相连接。
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