TWI379141B - Liquid crystal display and thin film transistor array panel trerefor - Google Patents

Liquid crystal display and thin film transistor array panel trerefor Download PDF

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TWI379141B
TWI379141B TW092114450A TW92114450A TWI379141B TW I379141 B TWI379141 B TW I379141B TW 092114450 A TW092114450 A TW 092114450A TW 92114450 A TW92114450 A TW 92114450A TW I379141 B TWI379141 B TW I379141B
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Jung-Hee Lee
Yoon-Sung Um
Jong-Ho Son
Jae-Jin Lyu
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Samsung Display Co Ltd
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Description

玟、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關一種液晶顯示器以及一種薄膜電晶體陣 列面板。 發明背景 典型液晶顯示器（「LCD」）包括一上面板裝設有一共通 電極以及一濾色片陣列，一下面板裝設有複數薄膜電晶體 (「TFTs」）及複數個像素電極，以及一液晶層插置於上面 板與下面板間。像素電極及共通電極被供給電壓，其間之 電壓差形成電場。電場變化改變液晶分子於液晶層之方向 性，如此改變光通過液晶層之透射比。結果經由調整像素 電極與共通電極間之電壓差，LCD顯示預定影像。 因LCD之缺點為觀視角窄，且橫向可視性不佳，故曾 經發展數種技術來改良此等缺點。此等技術中，設置切除 部或凸部於彼此相狀像素電極及共通電極上，連同液晶 分子相對於面板之垂直校準具有展望性。 π置於像素電極及共通電極之切除部誘生邊帶場，該 邊帶場分餘晶分子冊方向，而獲得寬廣錢視角。設 置凸部於像素電極與共通電極上，讓電場失真，俾調整液 晶分子之傾斜方向。設置有⑽部或凸部之咖液晶層係 基於液晶分子之傾斜方向而被劃分為複數個領域。 但此等習知LCD之橫向可視性仍然不佳，原因在於即 1379141 使於不同領域，液晶分子之傾斜角對施加於像素電極之相 同電壓而言，傾斜角仍然相同。 【明内容】
10 15
20 發明概要 提供一種薄膜電晶體陣列面板，其包括：第一及第二 信號線分別傳輸第一及第二信號；第一及第二切換元件， 其係連結至該第一及第二信號線，第一及第二切換元件各 自具有一第一端子其係連結至該第一信號線，一第二端子 其係連結至該第二信號線，以及第三端子，且係回應於第 一 js號而發射第二信號；以及第一及第二液晶電容器其分 別係連結至第一及第二切換元件之第三端子，其中第一切 換元件之第一端子與第三端子間之電容係與第二切換元件 之第一端子與第三端子間之電容不同。 液晶顯示器較佳包括第一及第二儲存電容器，其係連 至第一及第一切換元件之第三端子且分別與第一及第二 液晶電容器並聯。 it供一種薄膜電晶體陣列面板，其包括··一絕緣基材； 一第一信號線其係設置於該基材上；一第二信號線其係設 置於該基材上；第一及第二薄膜電晶體其係連結至該第一 及第二信號線，第一及第二薄膜電晶體各自具有一第一端 子其係連結至S亥第一彳g號線，一第二端子其係連結至該第 —偽號線以及一第三端子；以及第一及第二像素電極分別 係連結至該第一及第二薄膜電晶體之第三端子，其中該第 一薄膜電晶體之第一與第三端子間之電容係與該第二薄膜 6 電晶體之第—與第三端子間之電容不同。 提供另一種液晶顯示器，其包含：一第一面板，其包 括第一絕緣基材，一第一信號線其係設置於該第-基村 上 第一彳。號線其係設置於該第一基材上，第一及第二 5肖膜電晶體係連結至該第-信號線及該第二信號線，以及 第及第一像素電極分別係連結至該第-及第二薄膜電晶 體，第一面板其係面對第一面板，且包括一第二絕緣基 材及-共通電極設置於該第二基材上；以及一液晶層，其 係插置於該第-面板與第二面板間，其中該第一及第二薄 10 膜電晶體各自具有一第一端子其係連結至該第-信號線， 一第二端子其係連結至該第二信號線，以及一第三端子其 係連結至該第-及第二像素電極之對應電極，以及介於該 第-薄膜電晶體之第一端子與第三端子間之電容係與介於 g第二⑽電㈣之第—端子與第三端子間之電容不同。 15 提供另一種薄膜電晶體陣列面板，其包括：一絕緣基 材，一閘線其係形成於該基材上且包括一閘極；一閘絕緣 層其係形成於該閘線上；一半導體層其係形成於該閘絕緣 層上且與該閘極相對；一資料線其係形成於該閘絕緣層 上，且包括一第一源極其係位於該半導體層上；第一及第 10 一及極其係形成於該半導體層上，彼此分開，且重疊該閘 極，一被動層其係形成於該資料線以及第一及第二汲極 上，以及第一及第二像素電極其分別係電性連結至該第一 汲極及第二汲極，其中該閘極與第一汲極間之重疊面積係 與該閘極與第二閘極間之重疊面積不同。 7 1379141
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20 源極係透過半導體層連結至第一及第二汲極。 另外，第一源極係透過半導體層連結至該第一汲極， 該資料線進一步包含一第二源極其係位於該半導體層上， 且係透過該半導體層而連結至第二汲極。 薄膜電晶體陣列面板較佳進一步包含一電阻接觸層， 其係設置於該半導體層與源極間，且第一及第二汲極及/或 儲存電極係重疊第一及第二像素電極中之至少一者。 圖式簡單說明 前述及其它本發明之優點經由參照附圖說明較佳具體 實施例之細節將更為彰顯，附圖中： 第1圖為根據本發明之一具體實施例，LCD之TFT陣列 面板之佈局圖； 第2圖為第1圖所示TFT陣列面板沿線ΙΙ-ΙΓ所取之剖面 圖， 第3圖為包括第1及2圖所示TFT陣列面板之LCD之等效 電路圖； 第4圖顯示LCD之像素電壓呈時間之函數； 第5圖顯示正常黑模式LCD之子像素區之電壓-透射比 曲線； 第6圖為根據本發明之另一具體實施例，LCD之TFT陣 列面板之佈局圖；以及 第7圖為第1圖所示TFT陣列面板沿線Vll-Vir所取之 剖面圖。I：實施方式1 8 較f圭實施例之詳細說明 現在將參照附圖更完整說明本發明如後，附圖顯示本 發明之較佳具體實施例。但本發明町以多種不同形式具體 實施，絕非囿限於此處列舉之具赠實施例。 附圖中，各層及各區厚度經誇大以求清楚明瞭。類似 之編號表示各圖間類似之元件。須了解當一種元件例如一 層、一區或一基材稱作為「於」另〆區上時，該元件係直 接於另一元件上，或可存在有中間插置之元件。相反地， 當一元件稱作為「直接位於」另〆元件上時，則其間未存 在有插置元件。 現在將參照附圖說明根據本發明之具體實施例之 LCD。 第1圖為根據本發明之一具體實施例，LCD之TFT陣列 面板之佈局圖’第2圖為第1圖所示TFT陣列面板沿線ΙΙ-ΙΓ 所取之剖面圖，以及第3圖為包括第〖及2圖所示TFT陣列面 板之LCD之等效電路圖。 複數個閘線121以及複數個儲存電極線131係形成於較 佳由透明破璃製成之〜絕緣基材11〇上。閘線121實質上係 於列方向延伸’且實質上彼此平行；各閘線121包括複數個 形成閘極123之擴大部。儲存電極線⑶實質上係平行於間 線121 ’且被供給共通電壓Vc〇m欲施加至1^〇之另一面板 (圖中未顯示）之-共通電極（圖中未顯示）。各個儲存電極 131包括複數個分支（圖中未顯示）。 閘線121及儲存電極線131較佳係由鋁、鉻或其合金、 銷或翻合金製成H21及儲存電極線131較佳包括絡或 钥合金製成之層’其具有難物理及化學雜，以及另一 層其較佳係由具有低電阻性之紹或銀合金製成。此外，閉 線⑵之外側為錐形，外側相對於水平面之傾斜角係於30度 至80度之範圍。 開絕緣層140係形成於閘線121及儲存電極線131上。 複數個較佳係由氫化非晶石夕（「㈣」）製成之半導體島 150係形成於閘絕緣層⑽上，且相對㈣絕緣層刚係位於 閘極123對侧。各個半導體島15〇形成TFT之一通道。 複數組電阻接點163、1653及1651)，其較佳係由矽化金 屬或攙雜η型雜質（如磷)之氫化a_Si製成，電阻接點係形成 於半導體島150上。半導體島15〇以及電阻接點163、165认 165b之外側為錐形，其傾斜角係於3〇_8〇度範圍。 多組資料線171以及多對第一及第二汲極175a及175b 係形成於電阻接點163、165a及165b以及閘絕緣層140上。 貢料線171實質係於行方向延伸，該行方向係交又閘線121 及儲存電極線13卜各資料線171包括複數個源極173，其係 延伸至半導體島150上。各對汲極1753及丨75b係與相關源極 173分開’相對於源極173彼此位置相對，且於關聯閘極丨23 上由關聯半導體島150於反向方向延伸。 資料線171及汲極175a及175b較佳係由鋁、鉻、或其合 金、鉬或鉬合金製成。資料線171及汲極丨7兄及1751)較佳包 括一層有絕佳物理及化學特性之鉻或鉬合金製成之層，以 及另一層具有低電阻之較佳由鋁或銀合金製成之層。資料 1379141 5 10 15 20 線171及沒極175a及175b具有錐形外側，外側之傾斜角係於 30-80度範圍。 電阻接點163、165a及165b只插置於半導體島丨5〇與資 料線171及汲極175a及175b間，俾降低其間之接觸電阻。若 干部分半導體島15〇具有資料線171及汲極i75a&175b暴露 出。 閘極123、源極173及第一沒極175a連同部分位在源極 173與第一汲極175a間之半導體島150形成TFT ;閘極123 ' 源極173及第二汲極175b連同部分位在源極173與第二汲極 175b間之半導體島150形成另一TFT。 第一及第二没極175a及175b各自重疊閘極123而形成 寄生電容器Cgda或Cgdb。寄生電容器Cgda或Cgdb之電容係 與重疊面積成正比。根據本發明之具體實施例，第一汲極 175a與閘極123間之重疊面積係與第二汲極i75b與閘極123 間之重疊面積不同，故第一汲極175a與閘極123間之電容係 與第二汲極175b與閘極123間之電容不同。 被動層180較佳係由氮化矽製成，有機絕緣體形成於資 料線171及汲極175a及175b上，以及半導體島150之暴露部 分。被動層180設置複數個第一及第二接觸孔181及182，其 分別暴露第一及第二汲極175a及175b。 複數個成對第一及第二像素電極19〇a及190b係形成於 被動層180上。第一及第二像素電極19(^及19肋分別係透過 第一及第二接觸孔而連結至第一及第二汲極175a&175b。 換言之’一對第一及第二像素電極19〇a&19〇b係連結至個
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-20 別TFT，而TFT係連結至相同閘線121及相同資料線17卜第 一及第二像素電極190a及190b重疊儲存電極線131而分別 形成儲存電容器Csta及Cstb。像素電極19〇a及190b較佳係由 透明傳導材料如銦辞氧化物（「IZO」）及銦錫氧化物（「ITO」) 或反射性傳導材料製成。 根據本發明之具體實施例之LCD進一步包括一共通電 極面板（圖中未顯示）其係面對該TFT陣列面板，以及TFT陣 列面板’及一液晶層插置於其間。共通電極面板包括一共 通電極（圖中未顯示）連同TFT陣列面板之第一及第二像素 電極190a及190b形成複數個液晶電容器cLCa及cLCb。如前文 說明，共通電極被供應共通電壓Vcom。偏光鏡（圖中未顯示） 附著至面板外表面上’延遲膜（圖中未顯示）附著至共通電極 面板之外表面。 就電路觀點而言’根據本發明之本具體實施例之LCD 包括複數個像素其包括二子像素。各個子像素包括一TFT， 其包括一寄生電容器Cgda或Cgdb，以及一液晶電容器CUa 或CLCb ’以及一儲存電容器csta及Cstb並聯連結至該TFT， 如第3圖所示。 當閘導通電壓Vg施加至閘線121 ’以及資料電壓vd施 加至資料線171時，連結至閘線丨21之TFT被導通，如此連結 其上之電容器CLCa及CLCb係以像素電壓Vpa及Vpb充電。若 資料電壓Vd係高於共通電壓Vc〇m，則於施加資料電壓Vd 期間，像素電壓Vpa及Vpb增高，而當關斷TFT時突然下降， 如第4圖所示’第4圖顯示像素電壓為時間之函數。相反地， 12 1379141 資料電壓Vd係小於共通電壓Vcom，於施加資料電壓Vd期 間’像素電壓Vpa及Vpb下降，而當關斷TFT時驟升。電壓 降稱作為「反衝電壓」，其係來自於寄生電容器Cgda或 Cgdb 〇 二子像素之反衝電壓AVpa及ΔΥρΐ5分別表示為： △Vpa=Vgx
Cgda C a+Csta+Cgda =Vg(l- C^a+Csta , CLf-a+Csta+Cgda" 以及（1) △Vpb=Vgx
Cgdb CLcb+Cstb+Cgdb =Vg(l-
C^b+Cstb C m b+Cstb+CgdhT (2)
此處電容器及其電容係以相同參考編號表示。 10 如方程式（1)及(2)顯示，隨著寄生電容增高，反衝電壓 升高，反之亦然。 根據本具體實施例，寄生電容器Cgda係與寄生電容器 Cgdb不同，如此反衝電壓△ Vpa係與反衝電壓△ Vpb不同， 原因在於第一汲極175a與閘極123間之重疊面積係與第二 汲極175b與閘極123間之重疊面積不同故，說明如前。 15
參照第2圖，重疊面積係經由改變重疊寬度加以調整， 同時維持重疊長度為恆定。本具體實施例中，第一汲極l75a 與閘極123間之重疊寬度d2a係與第二汲極175b與閘極123 間之重疊寬度d2b不同。 2〇 如此像素電壓Vpa係與像素電壓Vpb不同。 注意反衝電壓△ Vpa及△ Vpb須儘可能小，原因在於反 衝電壓可能產生殘像及閃爍。當施加資料電壓Vd 1〇伏特 時’反衝電壓之測量值約為0.5伏特至1.0伏特，透過模擬預 13 1379141
10 -15 20 期為約0.8伏特至0.9伏特。 像素電壓Vpa與Vpb間之差異可區別於子像素區以及 Pb個別之電場強度’子像素區分別為液晶層位於第一及第 二像素電極190a及190b部分。不同場強度又區別子像素區 Pa及Pb之液晶分子傾斜角度。 第5圖顯示正常黑模式LCD之子像素區pa&pb(彼此不 同）之電壓-透射比(ν-τ)曲線。有較大寄生電容Cgda之子像 素區Pa之V-T曲線係位在有較小寄生電容Cgdb之子像素區 Pb之V-T曲線下方。 如此子像素區pa及Pb之特性可彼此有效補償來加寬 LCD之觀視角。LCD係於垂直對準(VA)模式、扭向列性(TN) 模式或光學壓縮彎曲(〇CB)模式。 現在根據本發明之另一具體實施例之LCD將參照第 6-8圖說明其細節。 第6圖為根據本發明之另一具體實施例之LCD之TFT陣 列面板之佈局圖，以及第7圖為第1圖所示T F τ陣列面板沿線 VII-VII’所取之剖面圖。 參照第6及7圖，根據本具體實施例之TFT陣列面板包 括複數個閘線121以及複數個儲存電極線131形成於絕緣基 材110上’一閘絕緣層140形成於該閘線121及儲存電極線 131上以及複數個半導體島15〇形成於閘絕緣層14〇上。 複數個電卩且接點163a、163b、165a及165b係形成於半 導體島150上。 多組資料線171以及多對第一及第二汲極175a及175b 14 1379141 係形成於電阻接點163、165a及165b以及閘絕緣層140上。 各資料線171包括複數個第一及第二源極173a及173b延伸 至半導體島150上。第一及第二汲極175a及175b個別係與第 及第一源極173a及173b分開。第一源極173a及第一沒極 5 175a彼此面對面，而第二源極173b與第二汲極175b彼此面 對面》 閘極123、第一源極173a及第一汲極175a連同部分位在 第一源極173a與第一汲極175a間之半導體島150形成一 TFT ;閘極123、第二源極173b及第二汲極175b連同部分位 10 在第二源極173b與第二汲極175b間之半導體島150形成另 一 TFT。 根據本發明之此一具體實施例，第一汲極175a與閘極 123間之重疊面積以及第二汲極175b與閘極123間之重疊面 積不同，故第一汲極175a與閘極123間之電容係與第二汲極 15 175b與閘極123之電容不同。 被動層180係形成於資料線171及汲極175a及175b以及 半導體島150上。被動層180設置有複數個第一及第二接觸 孔181及182分別暴露出第一及第二汲極175a及175b。複數 對第一及第二像素電極190a及190b係形成於被動層180 20 上。第一及第二像素電極190a及190b分別係透過第一及第 二接觸孔而連結至該第一及第二汲極175a及175b。換言之 一對第一及第二像素電極190a及190b係連結至個別TFT， TFT係連結至相同閘線121及相同資料線171。第一及第二像 素電極190a及190b重疊儲存電極線131而分別形成儲存電 15 1379141 容器Csta及Cstb。
10 -15
20 根據本具體實施例，寄生電容Cgda係與寄生電容Cgdb 不同，如此反衝電壓△ Vpa係與反衝電壓△ Vpb不同，原因 在於第一汲極175a與閘極123之重疊面積係與第二汲極 175b與閘極123間之重疊面積不同故，說明如前。 參照第7圖，第一汲極175a與閘極123間之重疊寬度d2a 係與第二汲極175b與閘極123間之重疊寬度d2b不同。 如此像素電壓Vpa係與像素電壓Vpb不同，於第一及第 二像素電極190a及190b上之子像素區pa及Pb之V-T曲線彼 此不同。因此子像素區Pa及Pb之特性可有效彼此補償來加 寬LCD的觀視角。 雖然前文已經詳細說明本發明之較佳具體實施例，但 須明瞭熟諳技藝人士基於此處教示之基本發明構想做出之 多種變化及/或修改仍然係落入隨附之申請專利範圍界定 之本發明之精髓及範圍内。 t圖式簡單說明3 第1圖為根據本發明之一具體實施例，Lcd之TFT陣列 面板之佈局圖； 第2圖為第1圖所示TFT陣列面板沿線η_π，所取之剖面 圖； 第3圖為包括第1及2圖所示TFT陣列面板之LCD之等效 電路圖； 第4圖顯示LCD之像素電壓呈時間之函數； 第5圖顯*正常黑模式LCD之子像素區之電壓·透射比 16 1379141 「双面影印j 曲線； 第6圖為根據本發明之另一具體實施例，LCD之TFT陣 列面板之佈局圖；以及 5 第7圖為第1圖所示TFT陣列面板沿線Vll-Vir所取之 剖面圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 dl，d2a，d2b...重疊寬度 121.. .閘線 131.. .儲存電極線 171.. .資料線 Cgda，Cgdb…寄生電容器 Clca，Clcb…液晶電容益 Csta，Cstb…儲存電容器 Vcom...共通電壓 Vd.…資料電壓
110.. .絕緣基材 123.. .閘極 140.. .閘絕緣層 150.. .半導體島 163a-b，165a，165b...電阻接點 173.. .源極 175a-b...汲極 180.. .被動層 181，182...接觸孔 190a-b...像素電極 17

Claims (1)

1379141 第92 4450號專利申。月案申請專利範圍替換本修正日期：ι〇ι年〇8月21日
拾、申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示器，其包含： 一第一面板，其包括： 分別傳輸第一與第二信號的第一與第二信號 線；以及 連接至該等第一與第二信號線的第一與第二 . 切換元件，該等第一與第二切換元件各具有連接 至D玄第彳5號線的一第一端子、連接至該第二信 唬線的一第二端子、以及第三端子，並響應於該 10 第一信號而傳輸該第二信號； 面向該第一面板的一第二面板； '. 插置於該第一面板與第二面板間且包含多個液晶 * 分子之一液晶層；以及 分別連接至該等第一與第二切換元件之第三端子 15 的第一與第二液晶電容器， Φ 其中在該第一切換元件之第一與第三端子間之電 容不同於在該第二切換元件之第一與第三端子間之電 容， 其中該第一液晶電容器之電容不同於該第二液晶 電容器之電容，以及 其中當一電場沒有施加在該液晶層時，該等液晶分 子係為垂直對齊》 2.如申請專利範圍第丨項之液晶顯示器，其進一步包含分 別並聯於該等第一與第二液晶電容器而連接至該等第 18 1379141 第92114450號專利申請案 申請專利範圍替換本 修正曰期：101年08月21曰 一與第二切換元件之第三端子的第一與第二儲存電容 器。 3. —種液晶顯示器，其包含： 一第一面板，其包括： 5 一第一絕緣基材； 設置於該第一絕緣基材上的一第一信號線； 設置於該第一絕緣基材上的一第二信號線； 連接至該第一信號線與該第二信號線的第一 與第二薄膜電晶體；以及 10 分別連接至該等第一與第二薄膜電晶體的第 一與第二像素電極； 一第二面板，其面對該第一面板，並包括一第二絕 緣基材及設置於該第二絕緣基材上的一共通電極；以及 插置於該第一面板與該第二面板間且包含多個液 15 晶分子的一液晶層， 其中該等第一與第二薄膜電晶體各具有連接至該 第一信號線的一第一端子、連接至該第二信號線的一第 二端子、以及連接至該等第一與第二像素電極其中之對 應電極的一第三端子， 20 其令在該第一薄膜電晶體之該等第一與第三端子 間之電容不同於在該第二薄膜電晶體之該等第一與第 三端子間之電容， 其中施於該第一像素電極與該共通電極間之電壓 不同於施於該第二像素電極與該共通電極間之電壓，以 19 1379141 第92114450號專利申請案 申請專利範圍替換本 修正曰期：101年08月21曰 及 其中當一電場沒有施加在該液晶層時，該等液晶分 子係為垂直對齊。 4. 一種液晶顯示器，其包含： 一第一絕緣基材； 形成於該第一絕緣基材上並包括有一閘極的一閘 線； 形成於該閘線上的一閘絕緣層；
10 15
.20 於該閘極對面而形成於該閘絕緣層上的一半導體 層； 形成於該閘絕緣層上並包括有位於該半導體層上 之一第一源極的一資料線； 形成於該半導體層上、彼此分開並與該閘極重疊的 第一及第二汲極； 形成於該資料線與該等第一及第二汲極上之一被 動層； 分別電氣式連接至該等第一與第二汲極的第一與 第二像素電極； 一第二絕緣基材，其面對該第一絕緣基材，並包括 有設置於該第二絕緣基材上之一共通電極；以及 插置於該第一絕緣基材與該第二絕緣基材間且包 含多個液晶分子的一液晶層， 其中在該閘極與該第一汲極間之重疊面積不同於 該閘極與該第二汲極間之重疊面積， 20 1379141 第92114450號專利申請案 申請專利範圍替換本修正日期：101年08月21曰 其中施於該第一像素電極與該共通電極間之電壓 不同於施於該第二像素電極與該共通電極間之電壓，以 及 其中當一電場沒有施加在該液晶層時，該等液晶分 5 子係為垂直對準。 5. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示器，其中該第一源極 經由該半導體層而連接至該等第一與第二汲極。 6. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示器，其中該第一源極 經由該半導體層而連接至該第一汲極，並且該資料線進 10 一步包含位於該半導體層上的一第二源極且經由該半 導體層而連接至該第二汲極。 7. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示器，進一步包含設置 於該半導體層與該第一源極及該等第一與第二汲極間 的一電阻接觸層。 15 8.如申請專利範圍第4項之液晶顯示器，進一步包含與該 等第一與第二像素電極中之至少一者重疊的一儲存電 極。 21 1379141 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（2 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 110.. .絕緣基材 123.. .閘極 140.. .閘絕緣層 150.. .半導體島 163，165a，165b...電阻接點 173.. .源極 175a-b...汲極 180...被動層 181，182...接觸孔 190a-b...像素電極 dl，d2a，d2b...重疊寬度 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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