TWI356263B - Liquid crystal display with high aperture ratio - Google Patents

Description

1356263 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種薄膜電晶體液晶顯示器，尤指一種具有高 開口率且不受耦合效應影響之薄膜電晶體液晶顯示器。 【先前技術】 隨著薄膜電晶體液晶顯示器（Thin-Film-Transistor • Liquid-Crystal Display，TFT-LCD)的普及，從小尺寸到大尺寸之 顯示裝置都叮以見到溥膜電晶體液晶顯示器的縱跡。然而，愈往 小尺寸發展之薄膜電晶體液晶顯示器，在相同解析度下，因受限 於顯示區域變小，造成畫素之開口率降低，導致產品之亮度、對 比降低；或者在設計更高解析度之產品時，會使得畫素開口率過 低，造成需要增加背光源的亮度，才能維持—定的顯示亮度，然 而增加背光源之亮度，會造成背光模組之成本增加，因此，如何 # 增加晝素結構開口率係為研發薄膜電晶體液晶顯示器重要的研究 方向。 先前技術已開始發展多晶石夕薄膜電晶體液晶顯示器生產技 薄膜電晶體的尺寸可以做的更小，而具有 較问的開旱，然而多__電晶體液晶顯示器之生產技術， 其所需的我溫度比非私_電晶體液晶顯的所 且需要雷射退火將非晶石夕結構轉變成多晶石夕結構，在成本7率 1356263 上都不比非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器之生產技術。 • —請參考第1 _第2圖，第！圖為—習知細電晶體液晶顯 . 示器中畫素結構之上視示意圖。第2圖為第！圖沿著从，線之剖 面之不意圖。如第丨圖所示’薄膜電晶體液晶顯示器中晝素結構 10包含有二條平行排列之掃描線(scan丨ine)12、二條垂直於掃描線 12排列之彳§娩線(如位line)i4、一設置於信號線14與掃描線12交 φ 界處之薄膜電晶體16、一條介於掃描線12間之共通線(c〇mm〇n line)18以及一重疊於部份掃描線12與信號線14之畫素電極2〇， 其中薄膜電晶體16包含有一汲極π〇與一源極12〇。由於晝素電 極20重豐於知描線12與信號線14，因而於重疊之部分產生一搞 合電容(Cpd，capacitance between pixel and data line)。如第 2 圖所示，液as顯示器中畫素結構1 〇另包含有一陣列基板22、一有 機層(organic 丨ayer)24、一導電層(conductive layer)26、一閘極絕緣 層(gate insulating layer)28 以及一保護層(passivatjon jayer)3〇。薄膜 B 電晶體16與共通線18設置於陣列基板22之上，該導電層 (conductive layer)26設置於閘極絕緣層28與保護層30之間，該有 機層24則設置於該保護層30與該畫素電極2〇之間，且該有機層 24與§亥保護層30皆具有二通孔(through hole)32、34，使該畫素電 極20得以透過該通孔34電性連接該薄膜電晶體18之汲極11〇以 及透過§玄通孔34電性連接該導電層(concjuctive jayer)26。因此，習 知技術利用設置該有機層24,並增大該有機層24之厚度以降低該 畫素電極20與該信號線14以及該掃描線12間之耦合電容，以使 1356263 麵合效應得崎低。但由於此料晝素結構1G係增加— 於晝素電極2G與保護層30之間且厚度達約3微米，不只择力曰4 造成本也使得薄膜電晶體液晶顯示器中畫素結構ι〇之厚戶9增力、 所以如何在減μ合效應的前提下提升晝m’ 改善之目標。 w為業界極力 【發明内容】 时本發明=主要目的之一在於提供一種薄膜電晶體液晶顯示 态，以具有咼開口率且不受耦合效應影響。 根據本發明之μ補侧，树明倾供 液晶顯μ，其包含有-基板、-設置於該基板上之第」^體 -覆盍該基板之域_層、—直接侧於該無機絕緣層之 電極、-與該第—導線交錯之第 ^ 遵層以及-直接接觸賊錢保且與該㈣電極以及 導線部份重疊之畫素電極。 λ 顯示為具有一透明電極直 本發明係提供一種薄膜電晶體液晶 ^接觸於Alt線上，且#由增加透明電極之_來提昇儲存電容 =且藉由提昇域賴層之厚度，使直接_於無機保護層 之旦素電極與透明電極之距離加大，以降低麵合電容所產生之 •之影響 成合效應，讓本發明之_電晶體液晶顯示器具有高開口率又不 文畫素電極重疊於诚線與掃描線之輕合電容所造成 1356263 【實施方式】 明參考第3圖與第4圖，第3圖為本發明第 薄膜電晶體純顯示H畫素結構之上視示 ‘貝施例之 沪荽，始一 优不思圖，弟4圖為第3圖 ° 、，之。彳面示意圖。如第4圖所示，薄膜f 器之畫素結㈣包修㈣體液晶顯示 交界處之==設細嶋物掃摩 52本質條掃描線52間並與該掃描線 本吳上千仃之共通線58、一透明電極幻以 極62以及部份該掃描線52與該信號線％ 二= 咖號線54與掃描線52之畫素電㈣並不限 重^之限制，而可只與部分信魏54重疊或只與部分掃描線^ iJT圖所示，共通線58與掃描線52 一般可藉由相同之微 • It成’並且共通線58與掃描線52 一般意指為第i金廣 f信號線Μ為於掃描線52之後形成，__4通常 4為弟2金屬層(M2)。_電晶體液晶顯示器之晝素 包含有-基板64，其中_電晶體56與共通線％設置於基板糾 上，且透明電極62設置於該共通線58上且直接接觸共通線％， 於共通線58與透明電極62之間並無其他材料阻隔。另外，薄膜 56則包含有屬66設置於基板64上、—覆蓋於開極祕 ”基板上64之無機間極絕緣層68、一設置於無機閑極絕緣層你 上之非晶石夕層7〇…設置於非晶石夕層70上之摻雜層72、二設置 上力6263 ’ 於掺雜層72與無機閘極絕緣層68上之_ 74與汲極76以及— 覆蓋於基板64上之無機保護層％，其中畫料極6〇設置且直接 接觸於無機保護層78上，且無機保護層78具有一通孔，使畫素 • 祕6G得以連縫_74。值得枝岐，畫素祕6〇與無機 保護層78之間並無任何有機層設置於其巾，且無機保護層78之 厚度可達450()_9()()()埃之間，因此本發狀n顯示器具有 間化之結構。於本實施例中，無機保護層％之材料可為氮化矽 ·, _⑽咖⑽、氮氧化飾⑴咖丨命ide)或氧切⑽_ cmde)’上述其中之—材料所構成之單—層，或由上述材料 堆疊而成之多層結構，但不限於此。畫素電極6〇與透明電極 62之材料則為透明導電材料，例如：銦錫氧化物卿）、銦鋅氧化 物(IZO)、轉氧化物(AZ0)等，但不限於此。$外，透明電極泣 1靠近掃描線52與信舰Μ之側邊分別具有—第—邊界8〇，而 知瞒線52與信號線μ分別具有平行於第一邊界8〇之第二邊界 • 82 ’並且畫素電極60具有平行於第二邊界82之第三邊界84，其 中在本只％例中，第二邊界82可靠近第三邊界Μ與第—邊界⑽ 且介於第三邊界84與第一邊界8〇之間，但不限定於此，第 界80可介於第三邊界84與第二邊界82之間，或第一邊界 邊界82與第二邊界84之相對位置可依需要作適度變更。 厂請參考第5 ® ’並一併參考第3圖與第4圖，第5圖為 明第—較佳實施例之賴電晶體液晶顯示II之信號線剖面圖 第5圖所717 ’薄膜電晶體液晶顯示器另包含有-相對於基^ Μ μ 1356263 : 置之相對紐122、—設置於_基板122㈣於基板64-側之 彩色遽光層丨24、-設置於彩色濾光層m相對於基板64 一側之 • 相對電極126、—設置於_基板122與基板64間之液晶層128、 . 二分別設置於液晶層兩側之配向膜130以及一設置於相對美板 122相對於基板64之一側且對應信號線M設置之黑色矩陣％。 其中，晝素電極60係與透明電極62重疊，並且其重疊之部分可 產生一儲存電容。此外由於畫素電極60部分跨在信號線54上， • 其重疊之部分因信號線54為不透明材料所_而為不透明，因此 可田作遮光層用’所以本貫施糾|由上述之儲存電容結構並且利 用化號線當遮光層，因此可縮減畫素與相鄰晝素間信號線上專色 矩陣86之寬度，使得背光源穿透單一畫素區域的透光率提昇，因 而增加畫素開口的區域。本實施例亦可應用於掃描線上，縮減書 素與相鄰畫素間掃描線上黑色矩陣86之寬度(未圖示）。另外，書 素電極60重疊於信號線54之部分會產生一耦合電容，從習知液 謇晶顯示器可知耦合電容會使薄膜電晶體產生耦合效應，主要是因 為產生的耦合電容會導致畫素電極6〇上充飽的電荷在下個顯示畫 面轉換前，會受到信號線54傳送不同的電壓影響，而造成顯示書 枭失真。因此，為了提昇開口率又不受搞合效應之影響，本實施 例提供一降低耦合效應又不影響開口率之方法。請參考第6圖， 第6圖為本發明薄膜電晶體液晶顯示器畫素結構之電容連接電路 之示意圖。如第6圖所示，單一畫素區域内信號線之耦合電容比 ‘ 例為((Cpdl+Cpd2)/((Cpdl+Cpd2)+Cst+Clc+(Cgs+Cpg)))，Cpdl 為 晝素電極與此畫素區域信號線重疊所產生之耦合電容，Cpd2為晝 1356263 請參考第7圖，第7圖為本發明第二較佳實施例之薄膜電晶 體液晶顯示器畫素結構之剖面示意圖。為了方便說明，與上述實 施例相同元件使用相同符號標示，並且相同之部份將不重複贅 述。如第7圖所示，本實施例之薄膜電晶體液晶顯示器之畫素結 構90包含有—基板64、一設置於基板64上之薄膜電晶體56、一 "又置於基板64上之透明電極62、一直接接觸於透明電極&且韻 置於透明電極62上之共通線58以及一畫素電極60，其中薄膜電 晶體56包含有一覆蓋於閘極66與基板64上之無機問極絕緣層况 以及*狀絲64上之無機賴層78，並且畫素電極直接 接觸於錢機保護層78上。本實施例與上述實關之差異 =極62之位置設置於共通線58下並且與共通線％直接接觸，亦 财極62之面_提細存電容之功用進而減低 合效應。糾，_編2赠_線 分別具有平彳而掃目轉與信號線54 古1 邊界⑽之第二邊界幻，並且查辛雷朽心 有平行於第二邊界82 ^三_4 極60具 界幻可靠近第三妨84鮮_”，、卜在本心辦，第二邊 -邊界8〇之間，㈣限定於此 於紅邊界84與第 與第二邊界82之間 、7 U十介於第三邊界84 之相斟仞或弟一奂界8〇、第二邊界82與第二邊χ μ 之相對位置可依需要作適度變更。 边界84 請參考第S圖與第9圖，第 薄膜電晶體液晶顯衫^ ^ ^二1^實施例之 構之上視不意圖，第9圖為第8圖 1356263 沿著面示意®。為了枝朗，與第-難實施例相 同元件使用相同符號標示’並且相同之部份將不重複贊述。如第8 . 圖與第9 _示’本實施例之_電晶體液晶顯示器之畫素結構 刚包含有-基板64、-設置於基板64上之閘極％、—設置於基 板64上之共通線58、一設置於閘極66與共通線％上之無機問極 絕緣層68、-設置於無機閘極絕緣層68上且直接接觸無機問極絕 緣層68之透明電極62、一設置於無機閘極絕緣層邰與透明電極 • 62上之無機保護層78以及一設置於無機保護層78上之畫素電極 6〇 ’其中無機閘極絕緣層68具有—通孔1〇2，使透明電^62 2接 纟共通線58。本實施例與第-較佳實施例之差異在於無機閉極絕 緣層68具有-通孔1〇2,而透明電極62則設置於無機間極絕緣層 68上，並且透明電極62藉由通孔1〇2連接至共通線兄。相較於 上述實施例，本實施例之畫素結構1〇〇使得畫素電極6〇與透明電 極62之距離縮短以具有較大之儲存電容，更能有效降低柄合電容 • 所產生的耦合效應。但本發明並不限於只應用在儲存電容位於共 通線上之類型(Cst on common typ。），另可應用於儲存常容於問極 上=類型(C_gatetype)。另外，透明電極㈤於靠近掃描線52 與L破線Μ之側邊分別具有—第一邊界8〇，而掃聪線μ與信號 線54分別具有平行於第—邊界⑽之第二邊界⑽，並且泣素^ 6〇具有平仃於第二邊界82之第三邊界84，其中在本實施例中， 第-邊界82可靠近第三邊界84與第一邊界8〇且介於第三邊界私 .與第-邊界80之間，但不限定於此，第一邊界8〇可介於弟三邊 界84與第二邊界82之間，或第—邊界8〇、第二邊界㈣第三邊 界84之相對位置可依需要作適度變更。 综上所述，本發明係提供一種薄膜電晶體液晶顯示器直有一 :，極直雛驗共猶上，可軸增加透轉極之面積來提 並且藉由提昇無機保護層之厚度，使直接接觸於 办、’呆α又層上之畫素電極與透明電極之距離加大以降低轉合電 =斤產^之_合效應，因此本發明之_f晶體液晶顯示器具有 又不受畫素電極重#於信號線與掃描線之_合電容所造 圍所Γ上所述僅為本糾之難實闕，凡依本發明申請專利範 之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 =圖為1知_電晶體液晶顯示器畫素結構之上視示意圖。 苐圖為第1圆沿著ΑΑ，線之剖面示意圖。 ^圖為本發明第—較佳實施例之薄膜電晶體液 素結構之上視示意圖。 第4 、 第圖為第3圖沿著ΒΒ，線之剖面示意圖。 二圏為本發明第—較佳實施例之細電晶體液晶顯示 乜號線剖面圖。 wu 第 6 圖為本發明薄臈電晶體液晶顯示器書 接電路之示意圖。 -“構c連 1356263 第7圖為本發明第二較佳實施例之薄膜電晶體液晶顯示器晝 素結構之剖面示意圖。 第8圖為本發明第三較佳實施例之薄膜電晶體液晶顯示器晝 素結構之上視示意圖。 第9圖為第8圖沿著CC’線之剖面示意圖。

【主要元件符號說明】 10 畫素結構 12 掃描線 14 信號線 16 薄膜電晶體 18 共通線 20 晝素電極 22 基板 24 有機層 26 相對電極 28 閘極絕緣層 30 保護層 32 通孔 34 通孔 50 畫素結構 52 掃描線 54 信號線 56 薄膜電晶體 58 共通線 60 畫素電極 62 透明電極 64 基板 66 間極 68 無機閘極絕緣層 70 非晶矽層 72 摻雜層 74 源極 76 没極 78 無機保護層 80 第一邊界 82 第二邊界 84 第三邊界 86 黑色矩陣 1356263 90 晝素結構 100 晝素結構 102 通孔 110 没極 120 源極 122 相對基板 124 彩色濾光層 126 相對電極 128 液晶層 130 配向膜

Claims (1)

1. !356263 100年9月27日修正替換頁 h、申請專利範圍： •種液晶顯示器，包含有： —基板； 一第一導線設置於該基板上； —無機絕緣層，覆蓋該基板； 第 一透明電極直接接觸於該無機絕緣層，其中該透明電極與該 —導線電性連結； 一第二導線與該第一導線交錯； … :機保護層 —無機保護層，覆蓋該基板，其t該畫素電極與該無； 之間並無任何有機層設置其中；以及 —晝素電極，直接觸於該域保鶴，並且_ 及該第-及該第二導線部份重叠。 極以 2. 如珣求項1所述之液晶顯示 界，該第- _且古1 -中該透明電極具有—第—邊 ^弟一¥線具有—平行於該第^ 素電極具有一平行於該第二邊界之第三邊界。—，，且該晝 j 3. 如請求項1騎之液晶顯示器，其中轉 或一信號線。 導線係為—掃插線 18 1356263 100年9月27日修正替換頁 第二邊界係介於該第 5·如請求項2所述之液晶顯示器，其令該 邊界與該第一邊界之間。 ^ 第導線係為一共通線, 6.如請求項1所述之液晶顯示器，其中該 如請求項6所述之液晶顯示器，其中該透, 機絕緣層具有一通孔。 素電極與該無機絕緣層之間，且該無 明電極係設置於該書 電極係藉由該通孔 8.如請求項7所述之液晶顯示器，其令該透明 連接至該共通線。 9·如請求項1所述之液晶顯示器，其中該無機保護層具有一厚 度’該厚度介於4500埃至9000埃之間。 10·如請求们所述之液晶顯示器，其中該無機保護層係設置於該 晝素電極與該透明電極之間。 11.如請求項1所述之液晶顯示器，其中該無機絕緣層係設置於該 晝素電極與該透明電極之間。 12.如請求項i所述之液晶顯示器，其中該透明電極與該第一導線 係設置於該無機絕緣層之下。 Η一、圖式： 19