CN1920652A

CN1920652A - 液晶显示器、主动元件阵列基板及其测试方法

Info

Publication number: CN1920652A
Application number: CN 200610138844
Authority: CN
Inventors: 黄韦凯; 刘应苍; 蔡承勋; 陈正欣; 林雨洁
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: CN100407033C

Abstract

一种主动元件阵列基板，其包括基板、多条扫描线、多条数据线、多个彼此独立的共享线图案以及多个像素。扫描线、数据线与共享线图案配置于基板上，而像素阵列排列于基板上，其中每一像素与对应的扫描线及数据线电性连接，而共享线图案分布于每一像素下方。每一像素包括多个主动元件以及多个像素电极。每一像素电极分别通过不同的主动元件与对应的扫描线及数据线电性连接，其中每一像素电极与各个共享线图案之间的电容耦合效应不同。此外，本发明亦提出上述的主动元件阵列基板的测试方法以及一种具有上述的主动元件阵列基板的液晶显示器。

Description

液晶显示器、主动元件阵列基板及其测试方法

技术领域

本发明是有关于一种检测方法，且特别是有关于一种能够有效地检测出单一像素内部，多个像素电极间的短路缺陷(short defects)的检测方法。

背景技术

目前市场对于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)皆朝向高对比(contrastratio)、无灰阶反转(gray scale inversion)、高亮度(brightness)、高色饱和度(color saturation)、快速反应(response)以及广视角(viewing angle)等方向发展。目前常见的广视角技术包括：扭转向列型液晶(TN)加上广视角膜(wide viewing film)、共平面切换式(In-Plane Switching，IPS)液晶显示器、边际场切换式(Fringe Field Switching，FFS)液晶显示器与多域垂直配向式(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)液晶显示器。以多域垂直配向式液晶显示面板为例，其可通过一些配向图案(alignment patterning)，如配向凸起物(alignment protrusion)或狭缝(slit)，以使得每一像素中的液晶分子呈多方向排列，进而得到数个不同的配向领域(domain)。对于已知的多域垂直配向式液晶显示面板而言，由于形成于彩色滤光基板或薄膜晶体管阵列基板上的配向凸起物(alignment protrusions)或狭缝(slits)可以使得液晶分子呈多方向排列，而得到数个不同的配向领域(domains)，因此多域垂直配向式液晶显示面板能够达成广视角的要求。然而，在不同视角观看同一图像时，使用者所看到的图像色饱和度会有所不同，此即所谓的色偏(colorshift)。

为了改善前述的色偏问题，许多将单一像素区分为两种不同电压区域的概念便相继被提出，此概念主要是在单一像素中使用两个彼此电性绝缘的像素电极，并通过驱动使两个彼此电性绝缘的像素电极具有不同的电压。然而，在薄膜晶体管阵列基板的制程中，单一像素内的两个像素电极在被图案化之后很有可能会因为铟锡氧化物残留(ITO residue)而导致两像素电极短路而像素显示异常。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动元件阵列基板，其具有多个彼此独立的共享线图案，以利进行测试。

本发明的另一目的是提供一种测试方法，其可有效地检测出主动元件阵列基板上的各像素电极间的短路缺陷。

本发明的又一目的是提供一种液晶显示器，其具有较高的制造良品率(yield rate)。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种主动元件阵列基板，其包括基板、多条扫描线、多条数据线、多个彼此独立的共享线图案以及多个像素。扫描线、数据线与共享线图案配置于基板上，而像素阵列排列于基板上，其中每一像素与对应的扫描线及数据线电性连接，而共享线图案分布于每一像素下方。此外，每一像素包括多个主动元件以及多个像素电极。每一像素电极分别通过不同的主动元件与对应的扫描线及数据线电性连接，其中每一像素电极与各个共享线图案之间的电容耦合效应不同。

在本发明的一实施例中，上述的共享线图案包括第一共享线图案以及第二共享线图案，其中第一共享线图案与第二共享线图案分布于每一像素电极下方。

在本发明的一实施例中，上述的主动元件包括第一薄膜晶体管以及第二薄膜晶体管，而像素电极包括与第一薄膜晶体管电性连接的第一像素电极以及与第二薄膜晶体管电性连接的第二像素电极。

在本发明的一实施例中，上述的第一薄膜晶体管的信道宽/长比值为W₁/L₁，而第二薄膜晶体管的信道宽/长比值为W₂/L₂，且W₁/L₁≠W₂/L₂。在本发明的一较佳实施例中，(W₁/L₁)/(W₂/L₂)≥2。

在本发明的一实施例中，上述的各个像素还包括多个配置于共享线图案与像素电极之间的电容电极，其中电容电极与对应的像素电极电性连接，且像素电极通过电容电极与共享线图案耦合而形成多个储存电容器。

在本发明的一实施例中，上述的电容电极包括第一电容电极以及第二电容电极。第一电容电极位于第一共享线图案与第一像素电极之间，并与第一像素电极电性连接。第二电容电极位于第二共享线图案与第一像素电极之间，并与第一像素电极电性连接。此外，第一电容电极与第一共享线图案所构成的储存电容器的电容值为C1，而第二电容电极与第二共享线图案所构成的储存电容器的电容值为C2，且C2＞C1。

在本发明的一实施例中，上述的第二像素电极与第二共享线图案所构成的储存电容器的电容值为C3。

在本发明的一实施例中，上述的电容电极还包括位于第一共享线图案与第二像素电极之间的第三电容电极，此第三电容电极与第二像素电极电性连接，而第三电容电极与第一共享线图案所构成的储存电容器的电容值为C4，且C4＞C3。

在本发明的一实施例中，上述的各个像素还包括电容耦合线，其中电容耦合线与第一像素电极电性连接，且位于第二像素电极下方。

在本发明的一实施例中，上述的像素电极具有锯齿状边缘。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种测试方法，其适于测试前述的主动元件阵列基板。此测试方法包括下列步骤：提供不同的电压电平或波形至各个共享线图案，以增加每一像素中各个像素电极之间的电压差；以及根据电压差产生短路判断。

在本发明的一实施例中，当共享线图案的数量为2个时，共享线图案分别耦接至第一电压与低于第一电压的第二电压。在本发明的一实施例中，第一电压例如为共享电压。在本发明的另一实施例中，第一电压可高于共享电压，而第二电压可高于、等于或低于共享电压。在本发明的又一实施例中，第一电压例如低于共享电压。

在本发明的一实施例中，当共享线图案的数量为3个时，共享线图案分别耦接至第一电压、低于第一电压的第二电压与低于第二电压的第三电压。在本发明的一实施例中，第一电压例如为共享电压。在本发明的另一实施例中，第一电压可高于共享电压，第二电压可高于、等于或低于共享电压，而第三电压可高于、等于或低于共享电压。在本发明的又一实施例中，第一电压例如低于共享电压。

在本发明的一实施例中，共享电压例如是介于-50V与50V之间。此外，第一电压以及第二电压的电压差例如是介于0V与100V之间。

在本发明的一实施例中，测试方法可进一步包括对各个像素电极完成充电，其中提供不同的电压电平至各个共享线图案的步骤是在对各个像素电极完成充电之后进行。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种液晶显示器，其包括前述的主动元件阵列基板、对向基板、液晶层以及控制电路板。对向基板配置于主动元件阵列基板上方，液晶层配置于主动元件阵列基板与对向基板之间，而控制电路板则与主动元件阵列基板以及对向基板电性连接，且彼此独立的共享线图案是通过控制电路板导通，并耦接至共享电压。

在本发明的一实施例中，上述的对向基板是彩色滤光基板。

由于本发明采用多个彼此独立的共享线图案，因此本发明的主动元件阵列基板与液晶显示器中的缺陷可以有效地在主动元件阵列基板制造完成时被检测出。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例的主动元件阵列基板的上视图。

图2A与图2B是共享电压与像素电极的电压的示意图。

图3A是依照本发明一实施例的单一像素的电路图。

图3B是依照本发明一实施例的单一像素的上视图。

图4是图3B中的像素在进行测试时，第一像素电极与第二像素电极的电压的示意图。

图5是依照本发明一实施例的液晶显示器的示意图。

[主要元件标号说明]

100：主动元件阵列基板

110：基板

120：扫描线

130：数据线

140：共享线图案

142：第一共享线图案

144：第二共享线图案

150：像素

152：主动元件

154：像素电极

156：电容电极

158：电容耦合线

E1：第一电容电极

E2：第二电容电极

E3：第三电容电极

P1：第一像素电极

P2：第二像素电极

T1：第一薄膜晶体管

T2：第二薄膜晶体管

200：液晶显示器

210：对向基板

220：液晶层

230：控制电路板

具体实施方式

图1是依照本发明一实施例的主动元件阵列基板的上视图。请参照图1，本实施例的主动元件阵列基板100包括基板110、多条扫描线120、多条数据线130、多个彼此独立的共享线图案140以及多个像素150。其中，扫描线120、数据线130与共享线图案140皆配置于基板110上，而像素150则是阵列排列于基板110上。由图1可知，每一个像素150与对应的扫描线120及数据线130电性连接，而共享线图案140分布于每一个像素150的下方。此外，每一个像素150包括多个主动元件152以及多个像素电极154。每一个像素电极154分别通过不同的主动元件152与对应的扫描线120以及数据线130电性连接，且每一个像素电极154与不同的共享线图案140之间的电容耦合效应不同。值得注意的是，当每一个像素电极154与不同的共享线图案140之间的电容耦合效应不同时，同一像素150中的像素电极154间的异常短路现象便可在阵列测试阶段被检出，详细的机制将搭配图3进行说明。

在本实施例中，基板110例如是玻璃基板、塑料基板，或是其它硬质基板(rigid substrate)或软质基板(flexible substrate)。一般而言，扫描线120的延伸方向例如是与数据线130的延伸方向垂直，当然，随着像素150的形状与排列方式不同，如条状排列(strip arrangement)、三角形排列(delta arrangement)、蜂巢状排列(honeycomb arrangement)等，本发明可采用不同型态的扫描线120与数据线130。

在本发明中，共享线图案140、主动元件152以及像素电极154的数量可以是2或2个以上。在下述的实施例中，主要是以2个共享线图案140、2个主动元件152以及2个像素电极154为例子进行说明，然其并非用以限定本发明。

如图1所示，本实施例的共享线图案140包括第一共享线图案142以及第二共享线图案144，且第一共享线图案142与第二共享线图案144皆分布于每一个像素150下方。详言之，由于主动元件阵列基板100上的第一共享线图案142与第二共享线图案144是彼此独立的线路图案(trace pattern)，故本发明能够将第一共享线图案142与第二共享线图案144分别耦接至不同的电压电平，以对主动元件阵列基板100上的像素150进行测试。此外，本实施例的主动元件152包括第一薄膜晶体管T1以及第二薄膜晶体管T2，而像素电极154包括与第一薄膜晶体管T1电性连接的第一像素电极P1以及与第二薄膜晶体管T2电性连接的第二像素电极P2。此外，本实施例的像素电极154(即第一像素电极P1与第二像素电极P2)可具有锯齿状(tooth-like)边缘，如图1所示。

为了改善前述的色偏问题，本实施例将第一薄膜晶体管T1与第二薄膜晶体管T2的信道宽/长比值分别设计为W₁/L₁以及W₂/L₂，并使第一薄膜晶体管T1与第二薄膜晶体管T2的信道宽/长比值有所差异(即令W₁/L₁≠W₂/L₂)。在一较佳实施例中，为了使第一薄膜晶体管T1与第二薄膜晶体管T2的信道宽/长比值有足够的差异，吾人通常会使第一薄膜晶体管T1与第二薄膜晶体管T2的信道宽/长比值满足(W₁/L₁)/(W₂/L₂)≥2的条件。

在本实施例中，各个像素150可进一步包括多个配置于共享线图案140与像素电极154之间的电容电极156，其中电容电极156与对应的像素电极154电性连接，且像素电极154通过电容电极156与共享线图案140耦合而形成多个储存电容器。由图1可知，电容电极156与共享线图案140所构成的储存电容器为金属-绝缘-金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)的架构。然而。值得注意的是，本发明的像素150中的储存电容器亦可采用金属-绝缘-铟锡氧化物(Metal-Insulator-ITO，MII)的架构；换言之，本实施例中所揭露的电容电极156为选择性构件(optional element)。

本实施例中，各个像素150亦可进一步包括电容耦合线158，其中电容耦合线158与第一像素电极P1电性连接，且位于第二像素电极P2下方。由图1可知，由于电容耦合线158与第一像素电极P1电性连接，且电容耦合线158的电压与第二像素电极P2的电压不同，因此电容耦合线158可通过电容耦合效应而影响第二像素电极P2的电压。详言之，在第一薄膜晶体管T1与第二薄膜晶体管T2开启的期间，第二像素电极P2的电压会同时受到第二薄膜晶体管T2与电容耦合线158的影响，而在第一薄膜晶体管T1与第二薄膜晶体管T2关闭的期间，第二像素电极P2的电压仍会受到电容耦合线158的影响。有关于电容耦合线158与第二像素电极P2之间的关系如台湾专利申请号94116051的内容所述，其内容并入本申请参考。

图2A与图2B是共享电压与像素电极的电压的示意图。一般而言，在阵列测试过程中，阵列测试机台可送出脉冲宽度(pulse width)比实际面板操作长数倍以上的栅极脉冲(gate pulse)，以确保大部分的缺陷能够被检出。在此情况下，单一像素内的两像素电极的充电结果将会更为相似，因此两像素电极之间的异常短路在阵列测试(array test)的过程中通常无法被检出。然而，利用具有缺陷的薄膜晶体管阵列基板所制造出的液晶显示面板便会出现许多的亮点缺陷(bright dot defect)，此现象将造成制造上的困扰与成本上的增加，同时所制造出的液晶显示面板的等级(grade)亦会下降。请参照图2A与图2B，由于现有的阵列测试机台不易判断出微小的电压差异，因此本发明控制耦接至共享线图案的电压电平来改变像素电极的电压。当耦接至共享线图案的电压电平维持在同一电压电平时，像素电极的电压不会受到共享线图案的影响而改变(如图2A所示)。反之，当耦接至共享线图案的电压电平往上偏移(swing up)至高电压电平时，像素电极的电压会受到共享线图案的影响而上升(如图2B所示)。由图2B可知，像素电极的电压会随着共享线图案的电压改变而上升或是下降。

图3A是依照本发明一实施例的单一像素的电路图，而图3B是依照本发明一实施例的单一像素的上视图。请同时参照图3A与图3B，本实施例的电容电极156包括至少一第一电容电极E1以及至少一第二电容电极E2。其中，第一电容电极E1位于第一共享线图案142与第一像素电极P1之间，并通过接触窗CH1与第一像素电极P1电性连接。第二电容电极E2位于第二共享线图案144与第一像素电极P1之间，并通过接触窗CH2与第一像素电极P1电性连接。此外，第一电容电极E1与第一共享线图案142所构成的储存电容器的电容值为C1，而第二电容电极E2与第二共享线图案144所构成的储存电容器的电容值为C2，且C2＞C1。

承上述，第二像素电极P2与第二共享线图案144所构成的储存电容器的电容值为C3。此外，本实施例的电容电极156可进一步包括位于第一共享线图案142与第二像素电极P2之间的第三电容电极E3，此第三电容电极E3与第二像素电极P2是通过接触窗CH3电性连接，而第三电容电极E3与第一共享线图案142所构成的储存电容器的电容值为C4，且C4＞C3。

图4是图3B中的像素在进行测试时，第一像素电极与第二像素电极的电压的示意图。请参照图3B与图4，为了增加第一像素电极P1与第二像素电极P2的电压差异，本发明将各个共享线图案分别提供不同的电压电平或波形，以增加各个像素电极之间的电压差(如图4所绘示)。具体而言，本实施例可先通过扫描线传送栅极脉冲，以开启第一薄膜晶体管T1与第二薄膜晶体管T2，并对第一像素电极P1与第二像素电极P2进行充电。在第一像素电极P1与第二像素电极P2进行充电充电完成后，第一薄膜晶体管T1与第二薄膜晶体管T2便随即关闭，此时，本实施例可控制耦接至第一共享线图案142的电压往上偏移(swing up)至第一电压，并控制耦接至第二共享线图案144的电压往下偏移(swing down)至低于前述第一电压的第二电压。在将共享线图案分别耦接至不同的电压电平(第一电压与第二电压)之后，测量各个像素电极之间的电压差，并根据所测量的电压差判断各个彼此电性绝缘的像素电极之间是否有异常短路的现象。

在本实施例中，第一共享线图案142是耦接至第一电压，而第二共享线图案144则是耦接至低于第一电压的第二电压。其中，第一电压例如是显示面板正常操作时所使用的共享电压，而第二电压则是低于共享电压。当然，本发明亦可使用低于或是高于共享电压的第一电压，当第一电压高于共享电压时，第二电压可高于、等于或低于共享电压。

图3B与图4是以2个共享线图案(142、144)、两个像素电极(P1、P2)为例子进行说明，然本发明并不局限单一像素中共享线图案与像素电极的数量。举例来说，共享线图案与像素电极的数量亦可以为3个，在此情况下，共享线图案例如是分别耦接至第一电压、低于第一电压的第二电压与低于第二电压的第三电压。在本发明的一实施例中，第一电压例如为共享电压。在本发明的另一实施例中，第一电压可低于或是高于共享电压。当第一电压高于共享电压时，第二电压可高于、等于或低于共享电压，而第三电压可高于、等于或低于共享电压。

图5是依照本发明一实施例的液晶显示器的示意图。请参照图5，本实施例的液晶显示器200包括前述的主动元件阵列基板100、对向基板210(例如是彩色滤光基板)、液晶层220以及控制电路板230。其中，对向基板210配置于主动元件阵列基板100上方，液晶层220配置于主动元件阵列基板100与对向基板210之间，而控制电路板230则与主动元件阵列基板100以及对向基板220电性连接。值得注意的是，主动元件阵列基板100上彼此独立的共享线图案140(如第一共享现线图案142与第二共享线图案144)是通过控制电路板230而彼此导通，并耦接至共享电压。

由于本发明采用多个彼此独立的共享线图案，因此本发明的主动元件阵列基板与液晶显示器中的缺陷可以有效地在主动元件阵列基板制造完成时被检测出，进而改善制成良率、减低制程成本，并提升液晶显示面板的等级。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims

1.一种主动元件阵列基板，包括：

基板；

多条扫描线、多条数据线与多个彼此独立的共享线图案，配置于该基板上；

多个像素，阵列排列于该基板上，其中每一像素与对应的扫描线及数据线电性连接，而该些共享线图案分布于每一像素下方，且每一像素包括：

多个主动元件；以及

多个像素电极，每一像素电极分别通过不同的主动元件与对应的扫描线及数据线电性连接，其中每一像素电极与各个共享线图案之间的电容耦合效应不同。

2.根据权利要求1所述的主动元件阵列基板，其中该些共享线图案包括：

第一共享线图案；以及

第二共享线图案，其中该第一共享线图案与该第二共享线图案分布于每一像素电极下方。

3.根据权利要求2所述的主动元件阵列基板，其中该些主动元件包括第一薄膜晶体管以及第二薄膜晶体管，而该些像素电极包括与该第一薄膜晶体管电性连接的第一像素电极以及与该第二薄膜晶体管电性连接的第二像素电极。

4.根据权利要求3所述的主动元件阵列基板，其中该第一薄膜晶体管的信道宽/长比值为W₁/L₁，而该第二薄膜晶体管的信道宽/长比值为W₂/L₂，且W₁/L₁≠W₂/L₂。

5.根据权利要求4所述的主动元件阵列基板，其中(W₁/L₁)/(W₂/L₂)≥2。

6.根据权利要求3所述的主动元件阵列基板，每一像素还包括多个电容电极，配置于该些共享线图案与该些像素电极之间，其中该些电容电极与对应的像素电极电性连接，且该些像素电极通过该些电容电极与该些共享线图案耦合而形成多个储存电容器。

7.根据权利要求6所述的主动元件阵列基板，其中该些电容电极包括：

第一电容电极，位于该第一共享线图案与该第一像素电极之间，并与该第一像素电极电性连接；以及

第二电容电极，位于该第二共享线图案与该第一像素电极之间，并与该第一像素电极电性连接，其中该第一电容电极与该第一共享线图案所构成的储存电容器的电容值为C1，而该第二电容电极与该第二共享线图案所构成的储存电容器的电容值为C2，且C2＞C1。

8.根据权利要求7所述的主动元件阵列基板，其中该第二像素电极与该第二共享线图案所构成的储存电容器的电容值为C3，其中该些电容电极还包括第三电容电极，位于该第一共享线图案与该第二像素电极之间，并与该第二像素电极电性连接，而该第三电容电极与该第一共享线图案所构成的储存电容器的电容值为C4，且C4＞C3。

9.根据权利要求6所述的主动元件阵列基板，其中每一像素还包括电容耦合线，其中该电容耦合线与该第一像素电极电性连接，且位于该第二像素电极下方。

10.根据权利要求1所述的主动元件阵列基板，其中该些像素电极具有锯齿状边缘。

11.一种测试方法，适于测试权利要求1的主动元件阵列基板，该测试方法包括下列步骤：

提供不同的电压电平或波形至各个共享线图案，以增加每一像素中各个像素电极之间的电压差；以及

根据该电压差产生短路判断。

12.根据权利要求11所述的测试方法，当该些共享线图案的数量为2个时，该些共享线图案分别耦接至第一电压与低于该第一电压的第二电压。

13.根据权利要求12所述的测试方法，其中该第一电压高于共享电压，而该第二电压高于、等于或低于该共享电压。

14.根据权利要求13所述的测试方法，其中该共享电压约介于-50V与50V之间。

15.根据权利要求12所述的测试方法，其中该第一电压以及该第二电压的电压差约介于0V与100V之间。

16.根据权利要求11所述的测试方法，当该些共享线图案的数量为3个时，该些共享线图案分别耦接至第一电压、低于该第一电压的第二电压与低于该第二电压的第三电压。

17.根据权利要求16所述的测试方法，其中该第一电压高于共享电压，该第二电压高于、等于或低于该共享电压，而该第三电压高于、等于或低于该共享电压。

18.根据权利要求16所述的测试方法，其中该第一电压以及该第二电压的电压差约介于0V与100V之间。

19.根据权利要求11所述的测试方法，还包括对该些像素电极完成充电，其中提供不同的电压电平至各个共享线图案的步骤是在对该些像素电极完成充电之后进行。

20.一种液晶显示器，包括：

根据权利要求1的主动元件阵列基板；

对向基板，配置于该主动元件阵列基板上方；

液晶层，配置于该主动元件阵列基板与该对向基板之间；以及

控制电路板，与该主动元件阵列基板以及该对向基板电性连接，其中该些共享线图案是通过该控制电路板导通，并耦接至共享电压。

21.根据权利要求20所述的液晶显示器，其中该对向基板包括彩色滤光基板。