CN103246117A - 一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构，所述像素结构为横像素结构，包括：栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖在所述栅极线表面；公共电极线，所述公共电极线对应于每个次像素区设置在第二金属层，所述第二金属层设置在所述栅极绝缘层表面上，且所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙。由于所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙，则在次像素区内，不透光区的面积减小，透光区的面积增大，则像素的开口率提高了。

Description

一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，更具体的涉及一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构及一种薄膜晶体管液晶显示装置。

背景技术

现有技术中，液晶显示装置阵列基板的一个主像素区的三个次像素区的排列从左到右分别为r(红)，g(绿)，b(蓝)，其中，每个主像素区为正方形或者圆形，每个次像素区为长方形，且每个次像素区的短边与栅极线基本平行，每个次像素区的长边与数据线基本平行，通常这种次像素区的排列方式称为纵向排列。

在3D显示中，为了让人的左右眼看到不同的图像，置于阵列基板前的光栅格子需要纵向排列，其中光栅格子的大小与一个主像素区的大小相近；由于光栅格子所在的玻璃板与阵列基板组装时的对位误差，导致光栅格子可能会遮挡住某个颜色，比如遮挡了红色次像素区的部分面积，从而造成严重的颜色偏离和色差。为了解决这个问题，现有技术提供了横向排列的像素结构，即将各颜色次像素区横向排列，这样即使光栅格子所在的玻璃板与阵列基板组装时有对位误差，三个颜色的次像素区都会被挡住相同的面积，虽然每个次像素区的透光量有所下降，但是三个次像素区所形成的颜色不会有偏移。

目前的横像素排列方式包括以下几种：单栅驱动的竖屏横用的像素排列方式，双栅型驱动的像素横向排列方式和三栅极驱动的像素横向排列方式。但是单栅驱动的竖屏横用的像素排列方式需要加入缓存器将显示信号横竖转化，增加了系统成本；当分辨率比较高时，三栅极驱动横像素排列方式很难达到驱动要求。所以现有技术一般采用双栅驱动的像素横向排列方式，如图1所示，双栅驱动的像素横向排列方式中以相邻的两个主像素区作为最小基本结构，每个最小基本结构一般包括：

两条栅极线G1和G2，三条数据线D1、D2和D3，六个薄膜晶体管T1、T2、T3、T4、T5和T6，六个像素电极g1、r1、b1、r2、b2和g2，以及两条公共电极线(图中未示出)。

图2为现有技术中双栅薄膜晶体管液晶显示装置的横像素结构更具体的示意图，栅极线1沿第一方向设置，数据线2沿第二方向设置，公共电极线3沿第二方向设置，透明的像素电极4对应着一个次像素区，其中，公共电极线3与栅极扫描线1在同一平面的投影之间一般会存在间隙5。

衡量液晶显示装置性能的一个重要标准是开口率，所述开口率是指除去每一个像素的配线部、晶体管部后的光线通过部分的面积和每一个像素整体的面积之间的比例，像素的开口率越高，光线通过的效率越高，屏幕显示越清晰明亮。

但是，现有的具有双栅型横向像素结构的液晶显示装置的开口率较低。

发明内容

本发明提供了一种双栅薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构，以解决现有的具有双栅型横向像素结构的液晶显示装置的开口率较低问题，并且，本发明还提供了一种包括上述像素结构的液晶显示装置。

该双栅薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构为横像素结构，包括：

栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；

栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖在所述栅极线表面；

公共电极线，所述公共电极线对应于每个次像素区设置在第二金属层，所述第二金属层设置在所述栅极绝缘层表面上，且所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙。

优选的，所述公共电极线与所述栅极线交叠的部分的公共电极线为镂空结构。

优选的，所述公共电极线与所述栅极线交叠的部分的公共电极线为整体结构。

优选的，所述横像素结构包括：

沿第一方向相邻的两个主像素区，其中，每个主像素区分别包括三个沿第二方向相邻的次像素区，所述第一方向和第二方向垂直；

六个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管对应的设置于每个次像素区域内；

两条栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；

三条数据线，所述数据线沿第二方向设置在第二金属层，且所述三条数据线和两条栅极线交叉围成六个次像素区；

并且，每条数据线分别与两个薄膜晶体管的源极电连接，其中，不同的数据线所电连接的薄膜晶体管不同，与同一条数据线电连接的两个薄膜晶体管的栅极分别与不同的栅极线电连接。

优选的，所述像素结构还包括：

钝化层，所述钝化层设置在所述第二金属层表面上；

像素电极，所述像素电极设置在所述钝化层表面上，所述像素电极位于所述次像素区内，且与所述薄膜晶体管的漏极电连接。

优选的，所述公共电极线和像素电极部分交叠，且所述公共电极线、像素电极以及钝化层构成存储电容，其中所述公共电极线为所述存储电容的第一极板，所述像素电极为所述存储电容的第二极板，所述钝化层为所述存储电容两极板之间的介质。

优选的，所述像素电极的制作材料为氧化铟锡或氧化铟锌。

优选的，所述栅极绝缘层的制作材料为氮化硅。

一种薄膜晶体管液晶显示装置，所述薄膜晶体管液晶显示装置包括：

阵列基板，所述阵列基板上设置有上述像素结构；

彩膜基板，所述彩膜基板与所述阵列基板相对设置；

液晶层，所述液晶层设置在所述彩膜基板和阵列基板之间。

由于本发明所提供的双栅薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构，所述像素结构为横像素结构，包括：栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖在所述栅极线表面；公共电极线，所述公共电极线对应于每个次像素区设置在第二金属层，所述第二金属层设置在所述栅极绝缘层表面上，且所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙。

可见，由于所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙，即所述公共电极线更靠近栅极线，并且现有技术中，所述公共电极线、栅极线以及所述公共电极线与栅极线之间的间隙为次像素区内的不透光区，则在次像素区内非透光区的面积减小，为了保证存储电容的电容值不变，所述公共电极线与像素电极的交叠面积需要保持不变，并且由于所述公共电极线更靠近栅极线，所以所述像素电极的面积也可以做的更大，相应的起到透光作用的像素电极的面积增大。

综上所述，在次像素区内，不透光区的面积减小，透光区的面积增大，则像素的开口率提高了。

附图说明

图1为现有技术中双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的横像素结构的最小基本结构示意图；

图2为现有技术中双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的横像素结构具体结构示意图；

图3为本发明中一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构具体结构示意图；

图4为本发明中另一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术所述，现有的具有双栅型横向像素结构的液晶显示装置的开口率较低。

发明人经研究发现，由于公共电极线与栅极扫描线之间在同一平面的投影之间一般会存在间隙，且所述公共电极线、栅极线以及所述公共电极线与栅极线之间的间隙为次像素区内的不透光区，所以，由于间隙的存在，会造成不透光区面积的增加，进而造成像素开口率的降低。

本发明公开了一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构，所述像素结构为横像素结构，包括：

栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；

栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖在所述栅极线表面；

公共电极线，所述公共电极线对应于每个次像素区设置在第二金属层，所述第二金属层设置在所述栅极绝缘层表面上，且所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙。

由于所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙，即所述公共电极线更靠近栅极线，并且现有技术中，所述公共电极线、栅极线以及所述公共电极线与栅极线之间的间隙为次像素区内的不透光区，则在本发明中，由于消除了公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间的间隙，所以次像素区内非透光区的面积减小，为了保证存储电容的电容值不变，所述公共电极线与像素电极的交叠面积需要保持不变，并且由于所述公共电极线更靠近栅极线，所以所述像素电极的面积也可以做的更大，相应的起到透光作用的像素电极的面积增大。

综上所述，在次像素区内，不透光区的面积减小，透光区的面积增大，则像素的开口率提高了。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明实施例公开了一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构，所述像素结构为横像素结构，包括：

栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；

栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖在所述栅极线表面；

公共电极线，所述公共电极线对应于每个次像素区设置在第二金属层，所述第二金属层设置在所述栅极绝缘层表面上，且所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙。

具体的，所述横像素结构包括：

沿第一方向相邻的两个主像素区，其中，每个主像素区分别包括三个沿第二方向相邻的次像素区，所述第一方向和第二方向垂直；六个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管对应的设置于每个次像素区域内；两条栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；三条数据线，所述数据线沿第二方向设置在第二金属层，且所述三条数据线和两条栅极线交叉围成六个次像素区。

并且，每条数据线分别与两个薄膜晶体管的源极电连接，其中，不同的数据线所电连接的薄膜晶体管不同，与同一条数据线电连接的两个薄膜晶体管的栅极分别与不同的栅极线电连接。

由于本发明所提供的像素结构为双栅的横像素结构，所以，每条栅极线驱动时间缩短为单栅极驱动的竖屏横用的像素结构的二分之一，当分辨率较高时，普通的薄膜晶体管制程也可以达到驱动要求。

如图3所示，所述双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构，在一个主像素区内，相邻的两个次像素区均为矩形的次像素区，且在相邻的两个次像素区之间包括栅极线G11，所述栅极线G11沿第一方向设置在第一金属层，且位于一玻璃基板(图中未示出)上，在玻璃基板上还设置有栅极(图中未标出)，所述栅极与栅极线G11位于同一层，且所述栅极和栅极线G11电连接；所述第一金属层表面上覆盖有栅极绝缘层(图中未示出)，所述栅极绝缘层的制作材料为氮化硅；在所述栅极绝缘层表面上设置有半导体层(图中未标出)，且所述半导体层与栅极相对应；在所述栅极绝缘层表面上沿第二方向设置有数据线D11和公共电极线C11，在所述半导体层表面上设置有源极和漏极，所述数据线D11、公共电极线C11、源极和漏极均设置在第二金属层，且所述源极和漏极电隔离，所述数据线和源极电连接，所述栅极和与其相对应的源极、漏极、半导体层一起构成薄膜晶体管T11，所述薄膜晶体管T11对应着设置在每个次像素区内，所述公共电极线C11沿第二方向延伸，且不闭合的环绕在每个矩形次像素区内，在薄膜晶体管T11处断开，所述公共电极线C11与栅极线G11在同一平面的投影之间无间隙，且所述公共电极线C11与所述栅极线G11交叠的部分的公共电极线为整体结构。

此外，在所述第二金属层表面上还覆盖有钝化层(图中未示出)，在所述钝化层表面上设置有像素电极P11，所述像素电极P11与所述薄膜晶体管T11的漏极通过设置在钝化层内的过孔电连接，所述像素电极P11为透明电极，其制作材料为氧化铟锡或氧化铟锌，且所述像素电极P11对应着设置在每个次像素区内，并与所述公共电极线C11部分交叠，且所述公共电极线C11、像素电极P11以及钝化层构成存储电容，其中所述公共电极线C11为所述存储电容的第一极板，所述像素电极P11为所述存储电容的第二极板，所述钝化层为所述存储电容两极板之间的介质。

可见，由于所述公共电极线C11与栅极线G11在同一平面的投影之间无间隙，即所述公共电极线C11更靠近栅极线G11，并且在现有技术中，公共电极线、栅极线以及所述公共电极线与栅极线之间的间隙属于次像素区内的不透光区，则在本发明中，由于消除了所述公共电极线C11与栅极线G11在同一平面的投影之间的间隙，所以次像素区内非透光区的面积减小，为了保证存储电容的电容值不变，所述公共电极线C11与像素电极P11的交叠面积需要保持不变，并且由于所述公共电极线C11更靠近栅极线G11，所以所述像素电极P11的面积也可以做的更大，相应的起到透光作用的像素电极P11的面积增大。

综上所述，在次像素区内，不透光区的面积减小，透光区的面积增大，则像素的开口率提高了。

此外，由于述公共电极线C11与所述栅极线G11交叠的部分的公共电极线为整体结构，所以在所述栅极线G11与像素电极P11之间的公共电极线C11可以起到屏蔽作用，减小栅极线G11对像素电极P11的电耦合作用。

本发明还公开了另一实施例，本实施例公开了另外一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构，如图4所示，所述像素结构的公共电极线C12与栅极线G12交叠的部分的公共电极线为镂空结构，即所述公共电极线C12的中间部分为镂空结构，且所述公共电极线C12与栅极线G12在同一平面的投影之间没有间隙，所以本实施例公开的双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构同样会提高像素的开口率，并且由于所述像素结构的公共电极线C12与栅极线G12交叠的部分的公共电极线为镂空结构，所述公共电极线C12与栅极线G12交叠面积减小，则所述公共电极线C12、栅极线G12以及二者之间的栅极绝缘层所构成的电容的电容值减小，所以栅极线G12的电容负载也相应减小。

本发明还公开了另一实施例，本实施例公开了一种上述双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构的制作方法，该方法包括：

步骤一、提供基板，在所述基板表面上形成第一金属层，并对第一金属层进行刻蚀，形成栅极线和栅极。

具体的，所述基板为玻璃基板或是其他材料的基板。

在所述基板表面上形成栅极线和栅极具体包括：

在所述基板表面上采用等离子溅射方式形成第一金属层，即首先将所述基板放入反应腔中，高能粒子撞击具有高纯度的靶材料固体平板，按物理过程撞出原子，这些被撞出的原子穿过真空，最后淀积在基板表面，得到第一金属层。但是第一金属层的形成并不仅限于等离子溅射方式，还可以利用其他的物理气相淀积方式形成，在此不做详细描述。然后再对第一金属层进行光刻，即在所述第一金属层上旋涂光刻胶，形成光刻胶层，利用具有栅极线和栅极图案的掩模版进行曝光，在光刻胶层上形成栅极线图案，经显影后，在光刻胶层上形成栅极线和栅极图形，以具有栅极线和栅极图形的光刻胶层为掩膜，经干法刻蚀或湿法腐蚀等工艺得到栅极线和栅极，即所述栅极线和栅极同时经过相同的步骤形成。

需要说明的是，本实施例中所述“栅极线和栅极图案”为在光刻胶层表面上的二维的栅极线和栅极图案，图案区域只限于光刻胶层表面而不向表面下延伸，不具有立体形状；所述“栅极线和栅极图形”为具有立体形状的三维图形，该图形的厚度为光刻胶层的厚度。

步骤二、在栅极线、栅极和基板表面上形成栅极绝缘层，在所述栅极绝缘层表面上与栅极相对应的位置形成半导体层。

具体的，在所述栅极线和基板表面上采用化学气相淀积方式形成栅极绝缘层，即首先将表面设置有栅极线的基板放入反应腔中，气体先驱物传输到基板表面进行吸附作用和反应，然后将反应的副产物移除，得到栅极绝缘层。但是栅极绝缘层的形成并不仅限于化学气相淀积方式，还可以利用其他的物理气相淀积等方式形成，在此不做详细描述。所述栅极绝缘层为氮化硅层，并通过相同的工艺在栅极绝缘层表面上形成非晶硅层，对非晶硅层进行光刻，在与栅极相对应的位置形成半导体层。

步骤三、在半导体层和栅极绝缘层表面上形成第二金属层，并对第二金属层进行刻蚀，形成数据线、源极、漏极和公共电极线。

所述源极和漏极电隔离，所述源极、漏极和上述半导体层、栅极一起构成了薄膜晶体管，每条数据线分别与两个薄膜晶体管的源极电连接，其中，不同的数据线所电连接的薄膜晶体管不同，与同一条数据线电连接的两个薄膜晶体管的栅极分别与不同的栅极线电连接，并且，三条数据线和两条栅极线交叉围成了两个主像素区以及两个主像素区所包括的六个次像素区，两个主像素区沿第一方向排列，每一主像素区内的三个次像素区沿第二方向排列，两条公共电极线分别对应于两个主像素区，在第二方向上通过第二金属层的金属导通，且每一公共电极线不闭合地环绕其所对应的主像素区内的每个次像素区，在薄膜晶体管处断开，并且所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙，且所述公共电极线与所述栅极线交叠部分的公共电极线为整体结构或镂空结构。

可见，由于所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙，即所述公共电极线更靠近栅极线，并且现有技术中，所述公共电极线、栅极线以及所述公共电极线与栅极线之间的间隙属于次像素区内的不透光区，则在本发明中，由于消除了公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间的间隙，所以次像素区内非透光区的面积减小，为了保证存储电容的电容值不变，所述公共电极线与像素电极的交叠面积需要保持不变，并且由于所述公共电极线更靠近栅极线，所以所述像素电极的面积也可以做的更大，相应的起到透光作用的像素电极的面积增大。

综上所述，在次像素区内，不透光区的面积减小，透光区的面积增大，则像素的开口率提高了。

步骤四、在所述数据线、公共电极线和栅极绝缘层表面上形成钝化层，对所述钝化层进行刻蚀，形成过孔。

具体的，采用化学气相淀积工艺在所述数据线、公共电极线和栅极绝缘层表面上形成钝化层，之后，采用光刻工艺在所述钝化层内形成过孔，所述过孔位于漏极上方的钝化层内。

步骤五、在所述钝化层表面上形成透明电极层，对所述透明电极层进行刻蚀，形成像素电极。

具体的，采用物理气相淀积工艺在所述钝化层表面上形成透明电极层，所述透明电极层优选为氧化铟锡层或氧化铟锌层，之后，采用光刻工艺在透明电极层上形成像素电极，所述像素电极通过位于钝化层内的过孔与所述漏极电连接。

本发明还公开了又一实施例，本实施例公开了一种薄膜晶体管液晶显示装置，所述薄膜晶体管液晶显示装置为双栅型薄膜晶体管液晶显示装置，包括：

阵列基板，所述阵列基板为薄膜晶体管阵列基板，且所述阵列基板上设置有上述实施例所述的像素结构；

彩膜基板，所述彩膜基板与所述阵列基板相对设置，且在所述彩膜基板上设置有彩色滤光膜和黑色矩阵；

液晶层，所述液晶层设置在所述彩膜基板和阵列基板之间。

由于本实施例所公开的薄膜晶体管液晶显示装置的阵列基板上设置有上述实施例所述的像素结构，所以所述薄膜晶体管液晶显示装置的开口率相应的提高了。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种双栅型薄膜晶体管液晶显示装置的像素结构，其特征在于，所述像素结构为横像素结构，包括：

栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；

栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖在所述栅极线表面；

公共电极线，所述公共电极线对应于每个次像素区设置在第二金属层，所述第二金属层设置在所述栅极绝缘层表面上，且所述公共电极线与栅极线在同一平面的投影之间无间隙。

2.根据权利要求1所述像素结构，其特征在于，所述公共电极线与所述栅极线交叠的部分的公共电极线为镂空结构。

3.根据权利要求1所述像素结构，其特征在于，所述公共电极线与所述栅极线交叠的部分的公共电极线为整体结构。

4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述横像素结构包括：

沿第一方向相邻的两个主像素区，其中，每个主像素区分别包括三个沿第二方向相邻的次像素区，所述第一方向和第二方向垂直；

六个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管对应的设置于每个次像素区域内；

两条栅极线，所述栅极线沿第一方向设置在第一金属层；

三条数据线，所述数据线沿第二方向设置在第二金属层，且所述三条数据线和两条栅极线交叉围成六个次像素区；

并且，每条数据线分别与两个薄膜晶体管的源极电连接，其中，不同的数据线所电连接的薄膜晶体管不同，与同一条数据线电连接的两个薄膜晶体管的栅极分别与不同的栅极线电连接。

5.根据权利要求4所述像素结构，其特征在于，所述像素结构还包括：

钝化层，所述钝化层设置在所述第二金属层表面上；

像素电极，所述像素电极设置在所述钝化层表面上，所述像素电极位于所述次像素区内，且与所述薄膜晶体管的漏极电连接。

6.根据权利要求5所述像素结构，其特征在于，所述公共电极线和像素电极部分交叠，且所述公共电极线、像素电极以及钝化层构成存储电容，其中所述公共电极线为所述存储电容的第一极板，所述像素电极为所述存储电容的第二极板，所述钝化层为所述存储电容两极板之间的介质。

7.根据权利要求6所述像素结构，其特征在于，所述像素电极的制作材料为氧化铟锡或氧化铟锌。

8.根据权利要求6所述像素结构，其特征在于，所述栅极绝缘层的制作材料为氮化硅。

9.一种薄膜晶体管液晶显示装置，其特征在于，所述薄膜晶体管液晶显示装置包括：

阵列基板，所述阵列基板上设置有上述像素结构；

彩膜基板，所述彩膜基板与所述阵列基板相对设置；

液晶层，所述液晶层设置在所述彩膜基板和阵列基板之间。

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