RU2008713C1

RU2008713C1 - Color liquid-crystal display panel having active grid

Info

Publication number: RU2008713C1
Authority: RU
Inventors: О.Ф. Огурцов; Б.И. Казуров; Б.П. Черноротов
Original assignee: Малое научно-производственное объединение "ЭЛО"
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: color liquid-crystal display panels. SUBSTANCE: device has transparent isolation base, set of address buses which are shaped on transparent isolation base in parallel to each other, set of data buses which are shaped on transparent isolation base in perpendicular to address buses, set of picture elements which are shaped on transparent isolation base. Each picture element has first and second picture electrodes and four switching thin-film field-effect transistors. First and second picture electrodes are placed in adjacent areas along address buses between two adjacent address buses and on both sides of data bus which is placed between two electrodes. These electrodes form lines of picture elements between two adjacent address buses. Charges of first and second switching transistors are connected to first picture electrode. Charge of third and fourth transistors are connected to second electrode. Discharges of switching transistors are connected to data buses and their gates are connected to address buses. Gates of first and third switching transistors are connected to address bus which is placed between line where given picture element is placed and previous line. Discharges of these switching transistors are connected to data bus which is placed between first and second picture electrodes of given picture element. Gates of second and fourth switching transistors of each picture element are connected to bus which is placed between two next lines of picture elements. Their discharges are connected to data bus which is placed between given picture element and one adjacent picture element from the same line. Additional address and data buses are introduced for connection of second and fourth transistors of picture elements of last line and last column. Set of filters having red, green and blue filters is placed above picture electrodes. Liquid crystal is placed between picture electrodes and filters. EFFECT: increased functional capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к жидкокристаллическим цветным дисплейным панелям с активной матрицей, имеющей треугольное расположение элементов изображения, в частности к цветным жидкокристаллическим дисплейным панелям с резервированием элементов матрицы. The invention relates to liquid crystal color display panels with an active matrix having a triangular arrangement of image elements, in particular to color liquid crystal display panels with reservation of matrix elements.

В настоящее время значительно возросла потребность в жидкокристаллических цветных дисплейных панелях для получения высококачественного цветного изображения, например в бытовой аппаратуре и в вычислительной технике. Currently, there has been a significant increase in the need for liquid crystal color display panels to obtain high-quality color images, for example, in household appliances and in computer technology.

Известно, что среди различных типов цветных дисплейных панелей наилучшим качеством изображения обладает цветная дисплейная панель с активной матрицей, в которой используются тонкопленочные транзисторы (ТПТ) в качестве переключающих элементов. Активная матрица содержит множество элементов изображения, сформированных на прозрачной изолирующей подложке в виде матрицы строк и столбцов, причем каждый элемент изображения содержит по крайней мере один электрод изображения и переключающий транзистор. Матрица содержит также множество адресных шин, расположенных между строками элементов изображения, и множество шин данных, расположенных между столбцами ортогонально адресным шинам. Электроды изображения подключаются к адресным шинам. Электроды изображения подключаются к адресным шинам и шинам данных через переключающий транзистор-ТПТ. Сканирующие сигналы подаются на ТПТ через адресные шины, а видеосигналы подаются на шины данных для поступления на выбранные электроды изображений через ТПТ, включаемые сканирующими сигналами. Among the various types of color display panels, it is known that the best image quality has a color display panel with an active matrix, which uses thin-film transistors (TFT) as switching elements. The active matrix contains many image elements formed on a transparent insulating substrate in the form of a matrix of rows and columns, each image element containing at least one image electrode and a switching transistor. The matrix also contains a plurality of address lines located between rows of image elements, and a plurality of data lines located between columns orthogonally to the address lines. Image electrodes are connected to address buses. The image electrodes are connected to the address buses and data buses through a switching transistor-TPT. Scanning signals are fed to the TFT through the address buses, and video signals are fed to the data bus to arrive at the selected image electrodes through the TFT, which are turned on by the scanning signals.

В цветном дисплее один элемент изображения имеет по крайней мере три элемента изображения для передачи первичных цветных компонентов. Поэтому в отличие от черно-белого дисплея количество требуемых элементов ячеек возрастает в три раза. In a color display, one image element has at least three image elements for transmitting primary color components. Therefore, unlike a black-and-white display, the number of required cell elements increases three times.

Известна жидкокристаллическая цветная дисплейная панель с активной матрицей, имеющая треугольное расположение элементов изображения и обладающая высоким качеством изображения, не ухудшающегося под влиянием небольшого количества обрывов в адресных шинах. Known liquid crystal color display panel with an active matrix having a triangular arrangement of image elements and having high image quality, not deteriorating under the influence of a small number of breaks in the address bus.

Однако в данной конструкции цветной жидкокристаллической дисплейной панели существует недостаток, заключающийся в том, что в результате появления обрыва любой шины данных возникает потеря работоспособности всех элементов изображения, подключенных к дефектному участку шины, что приводит к появлению линейных дефектов на изображении, т. е. снижает качество изображения, а в случае отказа значительных участков столбцов элементов изображения может привести к отбраковке всей панели, т. е. к снижению процента выхода годных изделий. However, there is a drawback in this design of a color liquid crystal display panel, which leads to the loss of operability of all image elements connected to a defective portion of the bus as a result of a break in any data bus, which leads to the appearance of linear defects in the image, i.e., reduces image quality, and in case of failure of significant sections of the columns of image elements can lead to rejection of the entire panel, that is, to a decrease in the percentage of suitable products.

Цель изобретения - создание цветной жидкокристаллической дисплейной панели с активной матрицей, имеющей треугольное расположение элементов изображения, обладающей улучшенным качеством изображения и повышенным процентом выхода годных изделий в процессе их изготовления. The purpose of the invention is the creation of a color liquid crystal display panel with an active matrix having a triangular arrangement of image elements, having improved image quality and a higher percentage of suitable products in the manufacturing process.

Цель достигается за счет того, что в жидкокристаллической цветной дисплейной панели с активной матрицей, содержащей прозрачную изолирующую подложку, множество адресных шин, сформированных на прозрачной изолирующей подложке параллельно друг другу, множество шин данных, сформированных на прозрачной изолирующей подложке перпендикулярно адресным шинам, множество элементов изображения, сформированных на прозрачной изолирующей подложке, причем каждый элемент изображения содержит первый и второй электроды изображения и четыре переключающих тонкопленочных МОП-транзистора, первый и второй электроды изображения расположены на соседних участках в направлении адресных и образуют строки элементов изображения между соседними адресными шинами, истоки первого и второго переключающих транзисторов присоединены к первому электроду изображения, а истоки третьего и четвеpтого переключающих транзисторов присоединены к второму электроду изображения, стоки переключающих транзисторов присоединены к шинам данных, а затворы - к адресным шинам, причем затворы первого и третьего переключающих транзисторов присоединены к адресной шине, расположенной между строкой, в которой расположен данный элемент изображения, и предыдущей строкой, а стоки этих переключающих транзисторов присоединены к шине данных, проходящей между первым и вторым электродами изображения данного элемента изображения, элементы изображения каждой строки смещены относительно элементов изображения соседних строк на половину длины шага повторения элементов изображения, фильтр, имеющий множество элементов, расположенных над электродами изображения и содержащих различные цветовые компоненты и размещенных периодически в том же направлении, что и адресные шины с целью образования строк элементов фильтра, состоящих из первого, второго и третьего элементов фильтра, являющихся соответственно красным, зеленым, синим, причем повторяющийся цикл первого, второго и третьего элементов фильтра в одной из двух соседних строк включает два первых элемента, два вторых элемента и два третьих элемента, расположенных в этом порядке, а в другой строке повторяющийся цикл первого, второго и третьего элементов включает один элемент второго типа, два элемента третьего типа, два элемента первого типа и один элемент второго типа, расположенных в этом порядке, жидкий кристалл, помещенный между первым и вторым электродами изображения и фильтром, затворы второго и четвертого переключающих транзисторов каждого элемента изображения присоединены к адресной шине, расположенной между двумя последующими строками элементов изображения, затворы второго и четвертого переключающих транзисторов элементов изображения последней строки присоединены к дополнительной шине данных, а стоки этих переключающих транзисторов присоединены к шине данных, расположенной между данным элементом изображения и одним из соседних элементов изображения этой же строки. The goal is achieved due to the fact that in a liquid crystal color display panel with an active matrix containing a transparent insulating substrate, a plurality of address lines formed on a transparent insulating background parallel to each other, a plurality of data lines formed on a transparent insulating substrate perpendicular to the address lines, a plurality of image elements formed on a transparent insulating substrate, and each image element contains the first and second image electrodes and four switches of thin-film MOS transistors, the first and second image electrodes are located in adjacent sections in the direction of the address lines and form strings of image elements between adjacent address buses, the sources of the first and second switching transistors are connected to the first image electrode, and the sources of the third and fourth switching transistors are connected to the second to the image electrode, the drains of the switching transistors are connected to the data buses, and the gates to the address buses, and the gates of the first and third radiant transistors are connected to the address bus located between the line in which this image element is located and the previous line, and the drains of these switching transistors are connected to the data bus passing between the first and second image electrodes of this image element, the image elements of each row are offset relative to the elements images of adjacent lines at half the length of the step of repeating image elements, a filter having many elements located above the image electrodes and containing various color components and placed periodically in the same direction as the address lines in order to form lines of filter elements consisting of the first, second and third filter elements, which are red, green, blue, respectively, with a repeating cycle of the first, second and third filter elements in one of two adjacent rows includes the first two elements, two second elements and two third elements arranged in this order, and in the other line a repeating cycle of the first, second and third elec cops includes one element of the second type, two elements of the third type, two elements of the first type and one element of the second type, arranged in this order, a liquid crystal placed between the first and second electrodes of the image and the filter, the gates of the second and fourth switching transistors of each image element are connected to the address bus located between two subsequent lines of image elements, the gates of the second and fourth switching transistors of the image elements of the last line are connected to an additional data bus, and the drains of these switching transistors are connected to a data bus located between this image element and one of the neighboring image elements of the same row.

На фиг. 1 показан вид в плане части жидкокристаллической цветной дисплейной панели с активной матрицей, имеющей треугольное расположение элементов изображения; на фиг. 2 показана топология участка матрицы тонкопленочных транзисторов жидкокристаллической цветной дисплейной панели; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. In FIG. 1 is a plan view of a portion of an active matrix liquid crystal color display panel having a triangular arrangement of image elements; in FIG. 2 shows a topology of a portion of a matrix of thin film transistors of a liquid crystal color display panel; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2.

П р и м е р. На фиг. 1 показан вид в плане части жидкокристаллической панели. Эта часть панели представляет собой активную матрицу ТПТ, сформированную на стеклянной подложке. Матрица содержит множество шин данных 1, множество адресных шин 2, множество элементов изображения, состоящих из двух электродов 3, 4 изображения и четырех переключающих транзисторов 5-8. Электроды 3 и 4 изображения каждого элемента изображения одновременно подключены через переключающие транзисторы к двум адресным шинам, одна из которых расположена между строкой, в которой находится данный элемент изображения, и предыдущей строкой, а другая расположена между двумя последующими строками. Подключение транзисторов 7 и 8 к адресной шине осуществляется с помощью электрической перемычки 9. Электроды 3 и 4 изображения каждого элемента изображения также одновременно подключены через переключающие транзисторы к двум шинам данных, одна из которых расположена между электродами 3 и 4, а другая - между данным элементом изображения и последующим элементом изображения этой же строки. Подключение переключающих транзисторов 7 и 8 к шине данных осуществляется с помощью электрической перемычки 10. PRI me R. In FIG. 1 is a plan view of a portion of a liquid crystal panel. This part of the panel is an active TPT matrix formed on a glass substrate. The matrix contains many data buses 1, many address buses 2, many image elements consisting of two electrodes 3, 4 of the image and four switching transistors 5-8. Electrodes 3 and 4 of the image of each image element are simultaneously connected via switching transistors to two address buses, one of which is located between the line in which this image element is located and the previous line, and the other is located between two subsequent lines. The transistors 7 and 8 are connected to the address bus using an electrical jumper 9. The image electrodes 3 and 4 of each image element are also simultaneously connected via switching transistors to two data buses, one of which is located between the electrodes 3 and 4, and the other between this element image and the subsequent image element of the same line. Connecting the switching transistors 7 and 8 to the data bus is carried out using an electrical jumper 10.

Из фиг. 1 видно, что затворы переключающих транзисторов 7 и 8 всех элементов изображения последней строки присоединены с помощью перемычек 9 к дополнительной адресной шине 2¹, а стоки переключающих транзисторов 7 неполных элементов изображения крайних в строке могут быть подключены к дополнительной шине данных 1¹.From FIG. 1 it can be seen that the gates of the switching transistors 7 and 8 of all the image elements of the last row are connected via jumpers 9 to the additional address bus 2 ¹ , and the drains of the switching transistors 7 of the incomplete image elements of the last in the line can be connected to the additional data bus 1 ¹ .

На фиг. 1 расположение цветных элементов фильтра над электродами изображения обозначено индексами R, G, B (красный, зеленый, синий). In FIG. 1, the location of the colored filter elements above the image electrodes is indicated by the indices R, G, B (red, green, blue).

Жидкокристаллическая цветная панель, показанная на фиг. 1, функционирует следующим образом. На любую пару электродов 3 и 4 изображения за один период сканирования матрицы в каждый элемент изображения видеосигнал поступает дважды. Первый видеосигнал поступает через переключающие транзисторы 5 и 6, а второй видеосигнал - через транзисторы 7 и 8. Так как второй видеосигнал является последующим и сдвинут относительно первого на время адресаций одной строки, то каждый элемент изображения матрицы возбуждается окончательно вторым видеосигналом. В случае появления обрыва шины данных или адресной шины, к которым подсоединена пара электродов изображения через переключающие транзисторы 7 и 8, на данные электроды изображения будет поступать только первый видеосигнал через переключающие транзисторы 5 и 6. И наоборот, в случае обрыва адресной шины или шины данных, к которым подсоединены переключающие транзисторы 5 и 6, на данные электроды изображения будет поступать только второй видеосигнал. The liquid crystal color panel shown in FIG. 1, operates as follows. For any pair of electrodes 3 and 4 of the image for one scan period of the matrix in each image element the video signal is received twice. The first video signal is supplied through switching transistors 5 and 6, and the second video signal is transmitted through transistors 7 and 8. Since the second video signal is subsequent and shifted relative to the first one at the time of addressing one row, each image element of the matrix is finally excited by the second video signal. In the event of a break in the data bus or address bus, to which a pair of image electrodes is connected via switching transistors 7 and 8, only the first video signal through switching transistors 5 and 6 will be transmitted to these image electrodes, and vice versa, in the event of a break in the address bus or data bus to which the switching transistors 5 and 6 are connected, only the second video signal will come to these image electrodes.

Таким образом, появление обрыва шины данных или адресной шины не вызывает отказа в работе элементов изображения, подключенных к дефектному участку шины. Thus, the appearance of a break in the data bus or address bus does not cause a failure in the operation of image elements connected to the defective portion of the bus.

На фиг. 2 показаны шины 1 данных, адресные шины 2, электроды 3 и 4 изображения, переключающие транзисторы 5, 6 и 7, 8. Показаны электрические перемычки 9, соединяющие затворы 11 переключающих транзисторов 7 и 8 с адресными шинами, а также электрические перемычки 10, соединяющие стоки переключающих транзисторов 7 и 8 с шинами данных. Структуру, показанную на фиг. 5, изготавливали описываемым ниже образом. На стеклянную подложку 12 с помощью вакуумного напыления наносили пленку хрома. С помощью фотолитографии из этой пленки формировали адресные шины 2, не показанные на фиг. 5, и затворы 11 переключающих транзисторов. Затем напыляли пленку 13 нитрида кремния, используемую в качестве затворного диэлектрика. На пленку нитрида кремния наносили пленку аморфного кремния, из которой с помощью фотолитографии формировали полупроводниковые области 14 переключающих транзисторов. Затем наносили прозрачную проводящую пленку окиси индия, из которой с помощью фотолитографии формировали электроды 3 и 4 изображения. После этого наносили последовательно пленку силицида молибдена 15 и хрома 16 и с помощью фотолитографии формировали электроды истока и стока переключающих транзисторов, а также электрические перемычки 10, не показанные на фиг. 3. Затем наносили пленку нитрида кремния 17, служащую защитным диэлектриком, в которой вскрывали (с использованием фотолитографии) контактные окна к затворам переключающих транзисторов 7 и 8, к адресным шинам, к стоковым электродам переключающих транзисторов 5 и 6 и к электрическим перемычкам 10. После этого наносили пленку алюминия и с помощью фотолитографии формировали шины 1 данных и электрические перемычки 9, не показанные на фиг. 3. Поверх всей структуры наносили пленку полиимида 18, служащую ориентиром для жидкого кристалла. In FIG. 2 shows data buses 1, address buses 2, image electrodes 3 and 4, switching transistors 5, 6 and 7, 8. Electrical jumpers 9 are shown connecting the gates 11 of switching transistors 7 and 8 with address buses, and also electrical jumpers 10 connecting drains of switching transistors 7 and 8 with data buses. The structure shown in FIG. 5 were manufactured as described below. A chromium film was applied to the glass substrate 12 by vacuum deposition. Using photolithography, address lines 2, not shown in FIG. 5, and gates 11 of the switching transistors. Then, a silicon nitride film 13 used as a gate dielectric was sprayed. An amorphous silicon film was deposited on a silicon nitride film, from which semiconductor regions of 14 switching transistors were formed using photolithography. Then a transparent conductive film of indium oxide was applied, from which electrodes 3 and 4 of the image were formed using photolithography. After that, a film of molybdenum silicide 15 and chromium 16 was successively applied, and the source and drain electrodes of switching transistors, as well as electric jumpers 10, not shown in FIG. 3. Then a silicon nitride film 17 was applied, which serves as a protective dielectric, in which contact windows were opened (using photolithography) to the gates of the switching transistors 7 and 8, to the address buses, to the drain electrodes of the switching transistors 5 and 6 and to the electrical jumpers 10. After an aluminum film was applied and photolithography formed data buses 1 and electrical jumpers 9, not shown in FIG. 3. A polyimide 18 film was applied over the entire structure, which serves as a guide for the liquid crystal.

Цветной фильтр 19 формировали на стеклянной подложке 20. Фильтр покрывали прозрачной проводящей пленкой 21 из окиси индия, служащей общим электродом жидкокристаллической ячейки. На общий электрод наносили слой 22 полиимида, выполняющий функцию ориентанта для жидкого кристалла. Между фильтром и матрицей ТПТ вводили жидкий кристалл 23, завершая таким образом изготовление жидкокристаллической цветной дисплейной панели с активной матрицей. A color filter 19 was formed on a glass substrate 20. The filter was coated with a transparent conductive film of indium oxide 21, which serves as the common electrode of the liquid crystal cell. A polyimide layer 22 was applied to the common electrode, which acts as an orientant for the liquid crystal. A liquid crystal 23 was introduced between the filter and the TFT matrix, thereby completing the manufacture of an active matrix liquid crystal color display panel.

В описанном выше примере практической реализации изобретения стоки переключающих транзисторов 7 и 8 на фиг. 1 соединены с шиной данных, расположенной между рассматриваемым элементом изображения и последующим элементом изображения этой же строки. Однако в соответствии с формулой изобретения стоки этих транзисторов могут быть соединены не с вышеуказанной шиной данных, а с шиной данных, расположенной между рассматриваемым элементом изображения и предшествующим элементом изображения этой же строки. In the example of the practical implementation of the invention described above, the drains of the switching transistors 7 and 8 in FIG. 1 are connected to a data bus located between the image element in question and the subsequent image element of the same row. However, in accordance with the claims, the drains of these transistors may not be connected to the above data bus, but to a data bus located between the image element in question and the previous image element of the same row.

Изобретение за счет подключения электродов изображения с помощью переключающих транзисторов к двум шинам данных позволяет исключить появление линейных дефектов изображения при возникновении обрывов в шинах данных, что обеспечивает создание обладающих улучшенным качеством изображения жидкокристаллических цветных дисплейных панелей с высоким процентом выхода годных в процессе производства. Кроме того, из фиг. 2 и 3 следует, что в практическом примере электрические перемычки 9 и 10 интегрируются с изготовлением активной матрицы и не требуют проведения дополнительных технологических процессов. При необходимости можно производить отключение транзисторов 7 и 8 от адресных шин и шин данных путем лазерного пережигания электрических перемычек 9 и 10. (56) Патент США N 4781438, кл. G 02 F 1/13, 1988. The invention, by connecting image electrodes using switching transistors to two data buses, eliminates the appearance of linear image defects in the event of breaks in the data buses, which ensures the creation of improved image quality liquid crystal color display panels with a high percentage of usability during production. In addition, from FIG. 2 and 3, it follows that in a practical example, the electrical jumpers 9 and 10 are integrated with the manufacture of the active matrix and do not require additional technological processes. If necessary, it is possible to disconnect transistors 7 and 8 from the address buses and data buses by laser burning the electrical jumpers 9 and 10. (56) US Patent N 4781438, cl. G 02 F 1/13, 1988.

Claims

A COLORED ACTIVE MATRIX LCD DISPLAY PANEL containing a transparent insulating substrate, a plurality of address lines formed parallel to one another on a transparent insulating background, a plurality of data lines formed on a transparent insulating substrate perpendicular to the address lines, a plurality of image elements formed on a transparent insulating substrate each image element contains the first and second image electrodes and four switching thin-film MOS transistors a, the first and second image electrodes are located in adjacent sections along the address lines between two adjacent address lines and on both sides of the data bus passing between them and form lines of image elements between adjacent address lines, the sources of the first and second switching transistors are connected to the first image electrode, and the sources of the third and fourth are to the second image electrode, the drains of the switching transistors are connected to the data buses, and the gates to the address buses, and the gates of the first and three five switching transistors are connected to the address bus located between the line in which this image element is located and the previous line, and the drains of these switching transistors are connected to the data bus passing between the first and second image electrodes of this image element, a set of filters located above the corresponding image electrodes containing red, blue and green components, and pairs of single-color filters are arranged sequentially in any order repeating along address lines n, and form lines, and monochrome filter pairs are offset in each subsequent line by half the repetition step, and a liquid crystal located between the first and second image electrodes and the filter, characterized in that an additional address bus and data bus are inserted into it, the gates of the second and the fourth switching transistors of each image element are connected to an address bus located between two subsequent rows of image elements, and the lines to a data bus located between this image element Nia sodednih and one of the picture elements of the same line, with the gates of the second and fourth switching transistors picture elements of the last row are connected to the additional address line, and the drains of the switching transistors of the last column - to additional data bus.