TWI255440B - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
1255440 五、發明說明(1) —— 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種液晶顯示器技術,特別有關於 種具可平衡寄生電容之液晶顯示器的晝素電極結構。 【先前技術】 傳統上’薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)的結構包 栝-TFT陣列基板、—彩色渡光膜陣列基板及一液晶層夹 置於TFT陣列基板與彩色濾光膜陣列基板之間。傳統之TFT 陣列基板上具一薄膜電晶體陣列,各個薄膜電晶體耦接至 -晝素電才至。各個薄膜電晶體的作用為開關元件以施以一 電壓於晝素電極上,因而產生一電場於液晶層中選擇性 控制液晶分子指向的配向以顯示影像。 第1A圖係傳統主動矩陣式液晶顯示器的晝素區域的示 意圖。於晝素區域中,薄膜電晶體1〇與資料線32及掃描飨 4 2耦接。薄膜電晶體1 〇包括一閘極電極丨2連接掃插線4 2、 一源極電極1 4連接資料線32及一汲極電極丨6連接晝素電極 50。源極電極14及汲極電極16形成於一半導體層6上、。° 一資料線34沿晝素電極5 〇的一邊延伸,並相對於資料線 3 2。 、 一第1B圖係第1A圖中沿1B-1B剖面的剖面示意圖。包 薄膜電晶體1 0的晝素電極結構通常形成於一基板2上。次 料線32及34形成於閘極絕緣層4上,覆蓋部分的閘極電^ 12,如第1A圖所示。一介電層8覆蓋基板2、薄膜電晶%^ 及資料線32、34上,而該晝素電極5 0形成於介電層8S曰上
1255440 五、發明綱⑵ " * 於此習知的晝素電極結構中,資料線3 2、3 4接近晝素電極 50的兩邊位置處會產生寄生電容。由於晝素電極5〇具有兩 不同長度2電容性耦接邊,因此畫素電極5〇兩邊與資料線 32、34電容性耦接所產生的寄生電容㈧州、c_)不同,亦 即cpdl ^cpd2。此寄生電容的差異導致晝素電極5〇操作電壓 的不同 口而造成晝素閃爍及串音(cross talk)現象。 為解決上述晝素電極結構中寄生電容的問題,於習知 技術中提出許多方法。 第ic圖顯示美國專利第us 5,745,194號所揭示習知的 晝素結,以降低光遮蔽層與薄膜電晶體的源/汲極之間的 寄生電容。第ic圖中所顯示的薄膜電晶體被 =重:Π電容4〇更進一步形成於晝素键與㈣: —、宜區域,未與晝素電極50耦接以補償晝素電極50盥 資料線34的電容性耦接。 美國專利第US 5, 88 6, 7 57號揭示一種液晶顯示器具有 降低寄生電容之薄膜電晶體。一薄膜電晶體包括一閘極電 極延伸自一掃描線、一汲極電極連接至一晝素電極及一源 極電極連接一資料線。源極電極的寬度大於汲極電極 度以降低薄膜電晶體的寄生電容。 .、 美國專利第US 5,61 4,427號揭示一薄膜電晶體的汲極 電極的配置完全圍繞源極電極。此特殊的幾何配置能 薄膜電晶體的寄生電容。 病 美國專利第US 5, 41 4, 2 83號亦揭示一種液晶顯示器具 有降低寄生電容之薄膜電晶體。一薄膜電晶體包括圓的源
第8頁 0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 1255440 五、發明說明(3)
沒極電極圍繞以降 極電極被圓形或帶狀的 寄生電容。 '
低薄膜電晶體的 上述習知方法 製造時卻使成本增 電晶體需要經密度 造成製造成本增加 皆可解決寄生 加。特別是, 高的圖案化製 電容的問g 特殊設計g 程及降低製 ’然而於元件 何配置的薄膜 ‘窗口 ,因而 因此,業界亟需 效應的液晶顯示器, 本0 一種能解決晝素結構所 同時在元件製造時不會 產生寄生電容 立曾力π製造成 【發明 有 目的在 造成不 根 容結構 中該掃. 置於各 資料線 關元件 一資料 電極上 個別的 一邊與 内容】 鑑於此 於提供 想要的 據上述 ,包括 描線及 個晝素 方向及 連接該 線所穿 ;其中 接近晝 第二邊 ,為了解決 一種液晶顯 寄生電容問 =的,本發 複數條掃插 資料線定義 中’其中晝 上述寄 * 口口 不姦 ? 題。 明提供 第 晝素電極, 送之掃描及 第一及第二 素電極的第 的電容性耦 線及資料線 出一晝素陣 素電極具有 沿著一第二資 關元 號, 包括 一邊與第二 接部尺寸係 種液晶顯示 形成於一 列 晝 其中開 資料訊 資料線 一第一邊 料線方向 件係根據 而施以~ 複數個電 邊,於晝 受晝素中 器之補償電 基'板上,其 素電極,設 沿著一第一 ’以及一開 掃描線及第 電壓於畫素 容性耦接部 素電極的第 需被平衡的
0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 » Jamngwo.ptd $ 9頁 1255440 五、發明說明(4) 寄生電容所決定。 電谷性輕接部之弟一貫施例,係包括一凸出部分,自 任一第一或第二資料線凸出。再者,該凸出部分包括與該 畫素電極的一重疊部分。此外,於另/實施例中,凸出部 分係位於被該畫素電極所佔據區域之外。 電容性搞接部之弟二實施例,係包括至少一凹入部 分,自任一第一或第二資料線凹入。 再者’電容性_接部之第三實施例,係於第一資料線 的一第一電容性耦接部包括一凸出部分,而第二資料線的 一第二電容性搞接部包括一凹入部分。 以下配合圖式以及較佳實施例,以更詳細地說明本發 明。 【實施方式】 第2 A圖係顯示根據本發明第一實施例液晶顯示器的晝 素區域的平面圖。於晝素區域中,一開關元件,例如是薄 膜電晶體410,連接至晝素電極4 20具有一資料線210及一 掃描線3 1 0。薄膜電晶體41 0包括一閘極電極41 2連接掃描 線3 1 0、一源極電極41 4連接資料線2 1 0及一没極電極41 6連 接晝素電極420。又該資料線210沿晝素電極42 0的一邊延 伸,而另一資料線2 2 0沿晝素電極42 0的另一邊延伸,並相 對平行於資料線21 0。 第2 B圖係第2 A圖中沿2 B - 2 B剖面線的剖面示意圖。薄 膜電晶體410形成於一基板4 0 2上。一閘極電極412形成於
0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 第10頁 1255440 五、發明說明(5) 基板4 0 2上,厚度範圍大抵為例如1〇〇〇〜5〇〇〇埃(A )。掃描 線3 1 0可與閘極電極41 2同時形成。適合掃描線3丨〇與閘極 電極4 1 2的材料包括鉻、鋁、鈕或上述材料之組合。一閘 極絕緣層404覆蓋閘極電極412,厚度範圍大抵介於3〇〇〇〜 4 0 0 0埃(A )。閘極絕緣層4 〇 4的材質包括氧化矽(s丨〇χ)、 氮化矽(S i Ν χ )、氧化钽或其他介電材料。 一半導體層4 0 6形成於閘極絕緣層4 〇 4以覆蓋閘極電極 412區域。於本實施例中,半導體層4〇6可由非晶質矽所構 成。源極電極4 1 4及汲極電極4 1 6形成且部分覆蓋半導體岸 40 6於閘極電極412的兩邊。源極電極414形成於閘極絕緣曰 層404上連接資料線21〇。 、 根據本發明之一具體實施例中,資料線2 1 〇包括一電 容性耦接部,例如一凸出部分212座落於薄膜電晶體41〇與 晝素電極420之間。一保護層408形成且覆蓋薄膜電晶體、 410與貧料線210。晝素電極420形成於保護層408的表面上 且透過一接觸孔422與没極電極416連接。晝素電極“ο的 材質包括透明導電材料’例如銦錫氧化物(IT〇)、銦鋅巧 化物(I ΖΟ)或其他透明導電材料。 羊 _如第2Α圖所示,資料線210之一長度、鄰接晝素電 420的第一邊形成一第一寄生電容,而資料線22〇之— 度乙2钟接晝素電極420的第二邊形成一第二寄生電容◦ ' ,一寄生電容cpd2與第一寄生電容cpdi間具有一電容差值2。 貢料線2 1 0的電容性耦接部,例如一凸出部分2丨2沿一
Ls延伸以形成一補償電容^3,耦接於資料線2丨〇與晝素電^
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之_間+。補償電容Cpd3可平衡畫素電極42(3的兩邊所形成 i 3 ☆黾谷亦即CPd2三Cpdl+(]_。因此,可使畫素電極42 〇 隻至穩定的操作電壓,以避免晝素閃爍及串音 talk)等不想要的現象。
第2C圖係顯示根據本發明之變化例中,晝素電極4 20 的2邊所形成的寄生電容可藉由資料線2 2 0上的電容性耦 接°卩 例如至少一凹入部分2 2 4而相互平衡。凹入部分2 2 4 局部降低貧料線2 2 〇的線寬。特別是,藉由控制凹入部分 224的長度h及寬度W4使得資料線2 2 0上產生耦合電容Cpd2、 Cpds及CP(U ’具有足夠的尺寸以平衡資料線2 1 〇上的耦合電容 Cpdl ’ 亦即。=Cpd2 + Cpd3 + Cpd4。 如第2 D圖所示,本發明之另一變化例可結合資料線 2 1 0上的電容性耦接部(凸出部分2丨2 )及資料線2 2〇上的電 容性叙接部(凹入部分22 4)。凸出部分2 12及凹入部分224 能使相對之資料線2 1 〇及2 2 0上的電容性耦接部的尺寸配置 相當而獲致畫素電極4 2 〇的兩邊所形成的寄生電容相互平 衡0 第3A圖係顯示根據本發明又一實施例液晶顯示器的晝 言區域的平面圖。在此變化例中,晝素電極4 2 〇與資料線 21 0間具有一重疊區域21 4。此重疊區域2 14具有一寬度义。《除 資料線2 1 0的區域2 1 4具有一相對大的寬度。未與畫素電極 420搞合之資料線220具有一重疊區域214,寬度&。寬度f2 小於重疊區域的寬度%。然而,於另一未圖示之實施例 中’未重疊區域可設置於資料線2 2 0與晝素電極4 2 0之間。
0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 第12頁 1255440 五、發明說明(7) 第3 B圖係第3 A圖中沿3 B - 3 B剖面的剖面示意圖。資料 線2 2 0包括一電容性耦接部,例如一凸出部分2 2 2同上之意 ’ 見,2 2 2與容容性耦合部之關係,延伸於晝素電極4 2 0之下。 -於此變化例中,晝素電極4 2 0位於一有機介電層4 1 8上覆蓋 該晝素區域。重疊區域的寬度A形成一第一寄生電容Cpdl。 同時,由資料線2 2 0上之一長度所形成的寄生電容Cpd2小於 (^1。凸出部分2 22造成一重疊區域已形成一補償電容(;(13, 以平衡晝素電極4 2 0的兩邊Cpdl與Cpd2所造成的電容差值’亦 即 Cpdi 三 Cpd2+Cpd3 。 【本發明之特徵與優點】 ⑩ 本發明提供於一資料線與晝素電極間補償電容的配 置。該補償電容的配置係用以平衡晝素電極的兩邊寄生電 容所造成的電容差值。 於其一實施例中,補償電容可僅藉形成一額外的導電 層,與形成資料線於相同步驟中。形成此額外的導電層只 需藉修正轉移至基板的圖案即可達成,並不會增加製造成 本,由此可製造一具較佳顯示品質的顯示系統。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以.|| 限定本發明,任何熟習此項技藝者,在不脫離本發明之精 神和範圍内,當可作更動與潤飾,因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 第 13 頁 1255440 圖式簡單說明 第1 A圖係 意圖; 第1 B圖係 第1 C圖係 電晶體的源極 第2A圖係 素區域的平面 第2B圖係 第2C圖係 邊所形成的寄 互平衡; 第2D圖係 凸出部分及資 形成的寄生電 第3A圖係 素區域的平面 第3B圖係 傳統主動矩陣式液晶顯示器的畫素區域的示 第1 A圖中沿1 B - 1 B剖面的剖面示意圖; 顯示習知的晝素結構以降低光遮蔽層與薄膜 /汲極之間的寄生電容; 顯示根據本發明第一實施例液晶顯示器的晝 圖, 第2A圖中沿2B-2B剖面的剖面示意圖; 顯示根據本發明之變化例中,晝素電極的兩 生電容可藉由資料線上至少一凹入部分而相 顯示本發明之另一變化例,結合資料線上之 料線上之凹入部分以補償晝素電極的兩邊所 容; 顯示根據本發明又一實施例液晶顯示器的晝 圖;以及 第3A圖中沿3B-3B剖面的剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 習知部分(第1 A〜1C圖) 2〜基板; 4〜閘極絕緣層;
0632-Α50250ΊΐνΓ(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 第14頁 1255440 圖式簡單說明 6〜半導體層; 電 介 ο 2 3 電電電電資線電電 膜極極極4-描償素 薄閘源汲3掃補晝 體......線 晶極極極料 容極 容 電 生 寄 本案部分(第2A〜3B圖) 21 0、2 2 0〜資料線; 2 1 2〜資料線之凸出部分; 2 1 4〜重疊區域; •,·, ·,層·, 體 分分·,板緣層;晶 部部線基絕體層電 伸入描明極導護膜 延凹掃透閘半保薄
0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 第15頁 1255440
0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 第16頁
Claims (1)
1255440 六、申請專利範圍 ^ 一種液晶 複數條掃描 、、、及資料線定義 顯示器 線及資 出由複 蚩 素電極,設置 有一第一邊沿著 資料線方向; 一開關元件 一補償電容 線之間; 其中該補償 部係與該任一第 2 ·如申請專 容結構,其中該 與该畫素電極的 3.如申請專 谷結構,其中該 區域上。 4·如申請專 容結構,其中該 區域之外。 5 ·如申請專 容結構,其中該 素中需被平衡的 6.如申請專 第 之補償電容結構,包括: 料線形成於一基板上,其中該掃# 數個晝素所構成的一陣列; 於各個該晝素中,其中畫素電極具 資料線方向及一第二邊沿著一第一 連接該晝素電極;以及 形成於 該晝素電極與任一第一或第二 資料 電容包 括 電谷性耗接部’該電容性輕接 一貧料線搞接。 第1項所述之液晶顯示器之補償電 _接部更包括該第一或第二資料 一重豐區域。 、 '» 第2項所述之液晶顯示器之補償電 極係位於該電容性耦接部的該重\ 第1項所述之液晶顯示器之補償電 耦接部係位於被該晝素電極所佔^康 一或第 利範圍 電容性 利範圍 晝素電 利範圍 電容性 利範圍 電容性 寄生電 利範圍 第1項所述之液晶顯示器之補償電 耦接部於尺寸的配置係受各個談查 容所決定。 ~ 第1項所述之液晶顯示器之補償電
0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 1255440 六、申請專利範圍 容結構,其令該電容性耦接部的組成材 鈦、鎢、钽、銅、鋁或銦或其化合物所槿=括—組由鉻、 7_如申請專利範圍第丨項所述之液晶顯示^合金。 容結構,其中該晝素電極係由透明電極 、/之補償電 氧化物或銦鋅氧化物。 成’包括錮鹤 - ,Λ如::專利範圍第1項所述之液晶顯示哭之補θ 容結構,其令該電容性耦接部係與該 °。之補彳員電 起形成。 汉弟二資料線〜 9. 如申請專利範圍第丨項所述之液晶領 容結構,其中於該電容性耦接部與該佥素雷、时之補償電 有機介電層。 旦言電極之間夾置一 10. -種液晶顯示器之補償電容結構 複數條掃描線及資料線形成於一美括. 線及資料線定義出由複數個查音张摄;2 其中該掃描 圭妾發托 %职 旦瓦所構成的一陣列. 一 ▼、5素 有一第一邊沿著一第一資料線方向及一 資料線方向;以及 一開關元件連接該晝素電極,盆 一 該掃描線及第一資料線所傳送之P二“開關元件係根據 一電壓於該晝素電極上;“及資料《,而施以 其中該第一及第二資料線包 別的接近該畫素電極的該第一邊與繁_ :電谷性耦接部個 的該第一邊與第二邊的電容性耦接部二尺+ =該晝素電極 個該畫素中需被平衡的寄生電容所決定寸的配置係受各 一旦素電極,故置於各個該晝素 , 邊沿著一第二 一邊沿著一第一資斜綠士 a 、 ,、中晝素電極具 0632-A50250TWf(5.〇) ; AU031201° ; Jamngwo.ptd 第18頁 1255440 六、申請專利範圍 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所述之液晶顯示器之補償 電容結構,其中該複數個電容性耦接部中之一,包括一凸 出部分,自該第一或第二資料線之任一長邊凸出。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述之液晶顯示器之補償 電容結構,其中該凸出部分包括與該晝素電極的一重疊部 分。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之液晶顯示器之補償 電容結構,其中於該電容性耦接部與該晝素電極之間夾置 一有機介電層。 1 4.如申請專利範圍第1 1項所述之液晶顯示器之補償 電容結構,其中該凸出部分係位於被該晝素電極所佔據區 域之外。 1 5 .如申請專利範圍第1 1項所述之液晶顯示器之補償 電容結構,其中該電容性耦接部的組成材質包括一組由 鉻、鈦、鐫、组、銅、4S或錮或其化合物所構成之合金。 1 6 .如申請專利範圍第1 0項所述之液晶顯示器之補償 電容結構,其中該複數個電容性耦接部之一包括至少一凹 入部分。 1 7.如申請專利範圍第1 0項所述之液晶顯示器之補償 電容結構,其中該複數個電容性耦接部包括有第一資料線 的一第一電容性耦接部及第二資料線的一第二電容性耦接 部,且該第一電容性耦接部包括一凸出部分,而該第二電 容性耦接部包括一凹入部分。
0632-A50250TWf(5.0) ; AU0312010 ; Jamngwo.ptd 第19頁
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