TWI541561B - 液晶顯示器 - Google Patents

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TWI541561B
TWI541561B TW100143638A TW100143638A TWI541561B TW I541561 B TWI541561 B TW I541561B TW 100143638 A TW100143638 A TW 100143638A TW 100143638 A TW100143638 A TW 100143638A TW I541561 B TWI541561 B TW I541561B
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申暻周
蔡鍾哲
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三星顯示器有限公司
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Description

液晶顯示器
本發明係關於一種液晶顯示器。
一般而言，液晶顯示器(LCD)包括一含有兩個面板(配備兩種場產生電極，例如，像素電極及一共同電極)的液晶(LC)面板總成，以及一具有介電異向性(dielectric anisotropy)的液晶(LC)層(插入在該等兩個面板之間)。介於該等場產生電極之間的電壓差變化(即，該等電極所產生的電場強度變化)，會變更通過LCD的光線透射率，並且以此方式藉由控制該等電極之間的電壓差來獲得所要的影像。
該LCD包括各含三個子像素的複數個子像素，每個子像素各包括一像素電極以及紅、綠和藍彩色濾光板之一。下文中將包括紅、綠或藍彩色濾光板的子像素分別稱為紅色子像素、綠色子像素或藍色子像素。會透過顯示訊號線來施加訊號至該等子像素，促使該等子像素執行顯示作業。該等訊號線包括用於載送掃描訊號的多個閘極線及用於載送資料訊號的多個資料極線。每個子像素各具有一薄膜電晶體(TFT)，該薄膜電晶體(TFT)連接至該等閘極線之一以及該等資料線之一，藉此控制加至該像素電極的資料訊號。
同時，有數種紅色、綠色和藍色子像素之排列。實例為：分條式排列，其中每個子像素行各包括用於表示同色的子像素；鑲嵌式排列，其中會沿行列方向依序排列紅色、綠色和藍色子像素；以及三角形排列，其中會沿行方向以Z字形來排列該等子像素，並且依序排列紅色、綠色和藍色子像素。三角形排列具有顯示圓形及斜線方面的優點。
然而，由於子像素中的彩色濾光板僅透射三分之一入射光線，所以使用三個紅色、綠色和藍色子像素來表示一點的習知LCD會呈現出光學效率不佳。為了改良光學效率，已開發出一種四色LCD，該四色LCD進一步包括無彩色濾光板的白色子像素，或包括用於表示除紅色、綠色和藍色外之顏色的額外子像素。然而，習知之四色LCD會由於附加高發光度的子像素而呈現出色彩濃度不佳。
本發明之一動機係為了解決習知LCD的問題。
本發明提供一種液晶顯示器，其包括：複數個閘極線及複數個資料線，該等閘極線與該等資料線互相交叉；以及複數個像素，該等像素連接至該等閘極線與該等資料線，每個像素各包含紅色、綠色、藍色及白色子像素，其中該白色子像素小於該等紅色、綠色和藍色子像素，每個資料線都是通行於兩個子像素之間且具有至少一彎曲部分，並且該等資料線的長度實質上一致。
該等子像素的長度實質上相等，該白色子像素的寬度小於該等紅色、綠色和藍色子像素的寬度，該等子像素被排成而形成複數列，每列中的該等子像素被依序排列，並且鄰接列中的子像素排列會偏移預先決定數目之子像素。
每列各包括往一第一方向相繼排列之綠色、白色和藍色子像素，紅色和白色子像素往一第二方向鄰接，以及一往該第二方向延伸且通過該紅色子像素中心的直線會通過該白色子像素的中心。
每個像素各包括一紅色子像素、一往該第二方向鄰接該紅色子像素的白色子像素以及往該第一方向鄰接該白色子像素的一綠色子像素和一藍色子像素。或者，每個像素各包括一紅色子像素、一往該第一方向鄰接該紅色子像素的綠色子像素以及往該第二方向分別鄰接該紅色子像素和該綠色子像素的一白色子像素和一藍色子像素。
該等子像素可予以1x1線反轉或1x1點反轉。
鄰接列中的子像素排列可被偏移兩個子像素。
該液晶顯示器係以子像素為基礎呈現。
該等子像素被排成而形成複數列，每列中的該等子像素被依序排列，並且鄰接列中的子像素排列可被偏移預先決定數目之子像素。
一用於子像素呈現之邏輯像素包括位於一第一列中的紅色和綠色子像素，以及屬於一第二列的白色和藍色子像素，該第二列鄰接該第一列，並且該白色子像素和該藍色子像素分別鄰接該紅色子像素和該綠色子像素。或者，一用於子像素呈現之邏輯像素包括：一位於一第一列中的紅色子像素；一屬於一第二列的白色子像素，該第二列鄰接該第一列，並且該白色子像素被佈置成鄰接該紅色子像素；以及屬於該第二列的藍色和綠色子像素，並且該藍色子像素和和綠色子像素被佈置成鄰接該白色子像素。
本發明提供一種液晶顯示器，其包括：複數個閘極線，其形成於一基板上且往一第一方向延伸；一閘極絕緣層，其形成於該等閘極線上；一半導體層，，其形成於該閘極絕緣層上；複數個資料線，其形成於至少該半導體層上且往一第二方向延伸；複數個汲電極，其形成於至少該半導體層上且分隔於該等資料線；複數個第一像素電極和複數個第二像素電極，其連接至該等汲電極且排列成複數列，其中該等第一電極之寬度小於該等第二電極之寬度，該等第一像素電極和該等第二像素電極往該第二方向鄰接，互相鄰接之該等第一像素電極和該等第二像素電極具有往該第二方向延伸且不會互相重疊的邊界，一往該第二方向延伸且通過該等第一像素電極中心的直線會通過鄰接於該等第一像素電極之該等第二像素電極的中心，以及該等資料線沿該等第一像素電極和該等第二像素電極之邊界延伸。
該液晶顯示器包括紅色、綠色、藍色及白色子像素，並且包括紅色、綠色和藍色子像素各包括該等第一像素電極，而白色子像素包括該等第二像素電極。
該等資料線交叉於該等閘極線，並且具有位於交叉點附近之往該第一方向行進的彎曲部分，並且該等資料線的彎曲部分可間隔隔離於該等閘極線。
該等資料線的長度或該等資料線中鄰接該等第一像素電極和該等第二像素電極之部分的長度實質上一致。該等資料線的訊號延遲實質上一致。
現在將參考用以呈現本發明較佳具體實施例的附圖來詳細說明本發明。然而，本發明可運用許多不同形式具體化，並且不應視為限於本文中提出的具體實施例。整份說明書中相似的數字代表相似的元件。
在圖式中，基於清楚明白考量而誇大層及區域的厚度。整份說明書中相似的數字代表相似的元件。應明白，當將一層、區域或基板等元件聲稱係「位於另一元件上」時，可能為直接在另一元件上或可能有介於元件間的中間元件。反之，當將一元件聲稱係「直接位於另一元件上」時，就表示沒有介於元件間的中間元件。
接著，將參考附圖來說明根據本發明具體實施例的四色液晶顯示器。
請參考圖1及圖2，將說明根據本發明一項具體實施例的四色LCD。
圖1顯示根據本發明一項具體實施例之LCD的方塊圖；以及圖2顯示根據本發明一項具體實施例之LCD子像素的同等電路圖。
請參考圖1，根據本發明一項具體實施例之LCD包括一液晶(LC)面板總成300、一連接至該面板總成300之閘極驅動器400、一連接至該面板總成300之資料驅動器500、一連接至該資料驅動器500之灰電壓產生器800以及一控制前述元件之訊號控制器600。
請參考圖2，該面板總成300包括一下部面板100、一上部面板200及一插入在其間的液晶(LC)層3，在線路圖中，該液晶層3包括複數個顯示訊號線G1-Gn和D1-Dm以及複數個子像素，該等子像素被連接至該等顯示訊號線並且實質上被排列成矩陣。
複數個顯示訊號線G1-Gn和D1-Dm被配備在該下部面板100上，並且包括用於傳輸閘極訊號(也稱為「掃描訊號」)的複數個閘極線G1-Gn及用於傳輸資料訊號的複數個資料極線D1-Dm。該等閘極線G1-Gn實質上往列方向延伸且實質上互相平行，而該等資料極線D1-Dm實質上往行方向延伸且實質上互相平行。
每個子像素各包括：一切換元件Q，其連接至該等訊號線G1-Gn和D1-Dm；以及一LC電容器CLC及一儲存電容器CST，該等電容器係連接至該切換元件Q。若不需要該儲存電容器CST，則可省略。
該切換元件Q被配備在該下部面板100上且具有三個端子：一控制端子，其連接至該等閘極線G1-Gn之一；一輸入端子，其連接至該等資料極線D1-Dm之一；以及一輸出端子，其連接至該LC電容器CLC及該儲存電容器CST。
該LC電容器CLC包括作為兩個端子的電極：一像素電極190，其位於該下部面板100上；以及一共同電極270，其位於該上部面板200上。佈置於該像素電極190與該共同電極270之間的液晶層3係當做該液晶電容器CLC的介電。該像素電極190被連接到該切換元件Q，而且該共同電極270被連接至該共同電壓Vcom，並且覆蓋該上部面板200的整個表面。不同於圖2，該共同電極270被配置在該下部面板100上，而且像素電極190及共同電極270都為條狀。
該儲存電容器CST就是該LC電容器CLC的輔助電容器。該儲存電容器CST包含該像素電極190及一分離式訊號線(圖中未顯示)，該儲存電容器CST係配備在該下部面板100上，經由一絕緣體覆蓋該像素電極190，而且會將一預先決定電壓(例如，共同電壓Vcom)供應至該儲存電容器CST。或者，該儲存電容器CST包含該像素電極190及一鄰接閘極線(稱為前閘極線)，該儲存電容器CST經由一絕緣體覆蓋該像素電極190。
對於彩色顯示器而言，每個像素呈現出所屬顏色的方式為，在一對應於該像素電極190的區域中配備複數個紅、綠、藍彩色濾光板及透明濾光板230之一。圖2所示之彩色濾光板230係配備在該上部面板200上。然而，可以省略透明濾光板。
該上部面板200進一步包括一用於防止光洩漏的阻光構件220(位於圖中劃影線區之標示處，並且也稱為黑色矩陣)，並且該上部面板200具有面對該像素電極190或該等彩色濾光板230的開口區。
該等彩色濾光板230可被配備在位於該下部面板100的該像素電極190之上或之下，以及該阻光構件220可被省略或被配置在該下部面板100上。
一或多個偏光板(圖中未描繪)被附接至該下部面板100與該上部面板200之一。
將參考圖3A至圖4C來說明子像素的空間排列。
圖3A及圖3B顯示根據本發明具體實施例之四色LCD之子像素的空間排列實例。
請參考圖3A及圖3B，一像素包括一紅色子像素RP、一綠色子像素GP、一藍色子像素BP及一白色子像素WP，該等子像素係排列成2x2矩陣，因此，圖3A及圖3B所示之排列稱為鑲嵌式排列。該紅色子像素RP和該綠色子像素GP構成一列，而且該藍色子像素BP和該白色子像素WP構成另一列，同時，該紅色子像素RP和該藍色子像素BP構成一行，而且該綠色子像素GP和該白色子像素WP構成另一行。該白色子像素WP小於其他子像素RP、GP和BP，並且，例如，該白色子像素WP的面積等於或小於約50%之其他子像素RP、GP和BP的面積。
在圖3A中，一像素面積被均分成四等分之一，並且該等四等分之一各被指派給對應之子像素RP、GP、BP和WP。為了防止在該白色子像素WP附近發生光洩漏，可將位於該白色子像素WP附近之該等資料線D1-Dm和該等閘極線G1-Gn的寬度予以放大，或是面對該白色子像素WP之該阻光構件220的開口被減小。此外，需要一用於遮罩該等紅、綠和藍彩色濾光板的光罩。
在圖3B中，一像素面積被分成三個較大子面積(各被指派給該紅色子像素RP、該綠色子像素GP和該藍色子像素BP)以及一個較小子面積(被指派給該白色子像素WP)。位於上部列的該紅色子像素RP和該綠色子像素GP係向下延長，而位於下部列的且該藍色子像素BP係向右延長。據此，由於該紅色子像素與該藍色子像素之右界線不一致，所以通過一像素的資料線Dj+1為曲線。然而，行進於該等像素之間的資料線Dj為直線。在此情況下，該紅色子像素RP與綠色子像素GP的大小互相相等，但是其大小不同於該藍色子像素BP和該白色子像素WP的大小。此外，需要三個光罩來形成該等彩色濾光板。
由於在一既定面積內，該白色子像素WP的面積被減小，而其他子像素RP、GP和BP的面積會增加，因而得以改良色彩濃度，同時藉由增加該白色子像素WP而維持高度增加。
圖4A至圖4C顯示根據本發明其他具體實施例之LCD的子像素空間排列及基本像素組態。如圖4A所示，會沿列方向依序排列子像素RP、GP、WP和BP。子像素RP、GP和BP的大小互相相等，而該白色子像素WP小於其他子像素RP、GP和BP。子像素RP、GP、BP和WP的縱向長度實質上互相相等，而該白色子像素WP的橫向寬度小於其他子像素RP、GP和BP的寬度。一通過某一列中之該紅色子像素RP中心的縱線也會通過鄰列中該白色子像素WP的中心。結果，一列之子像素排列相同於鄰列向右或向左偏移約兩個子像素的子像素排列。
在圖4A所示之實例中，由於往行方向鄰接之兩個子像素RP和WP的中心線互相重疊，所以該等子像素RP和WP的左邊界之間的距離等於其右邊界之間的距離。因此，分別相鄰通過左右邊界的兩個資料線Dj和Dj+1具有相等的長度，因此該等資料線Dj和Dj+1的訊號延遲實質上互相相等。據此，對照於圖3B所示的資料線，該等資料線Dj和Dj+1的傳輸相對一致的資料訊號。
請參考圖4B，一個像素包括一紅色子像素RP、一往行方向鄰接該紅色子像素RP的白色子像素WP以及往列方向鄰接該白色子像素WP的一綠色子像素GP和一藍色子像素BP。據此，像素的形狀為三角形或倒三角形，所以此一子像素排列可稱為三角形(或delta(Δ))排列。在三角形(delta)排列中，會沿列方向依序排列三角形像素及倒三角形像素。
請參考圖4C，一個像素包括往列方向互相鄰接的一對紅色子像素RP和綠色子像素GP，以及往行方向鄰接的該對紅色子像素RP和綠色子像素GP的白色子像素WP和藍色子像素BP。在此情況下，像素的形狀為相似於矩形的梯形或倒梯形。
將參考圖5至圖7B來說明各種LCD所示之字母表示的實例。
圖5至圖7B顯示在根據本發明具體實施例之四色LCD中顯示之韓國字的展開圖。詳言之，圖5顯示按照圖3A及圖3B所示之鑲嵌式排列之子像素所顯示的韓國字展開圖；圖6A顯示按照圖4B所示之三角形排列之子像素所顯示的韓國字展開圖；以及圖7A顯示按照圖4C所示之三角形排列之子像素所顯示的韓國字展開圖。另外，圖6B和圖7B顯示之子像素排列為圖6A和圖7A所示之子像素排列往右方向偏移一個像素。
圖5所示之鑲嵌式排列最適用於表示橫向直線或縱向直線，這是因為所有像素的形狀皆為正方形。
同時，在圖6A及圖6B所示的三角形排列最不適用於表示橫向直線或縱向直線，這是因為一像素的長度互相不同，以至於橫向直線之寬度不同於縱向直線之寬度。然而，每個像素的長度及寬度可相等，在此情況下，當列數固定時，可增列方向的解析度。由於在斜角方向鄰接之像素會互相局部重疊，所以在某種程度上會產生斜角方向的連貫性。基於此原因，三角形排列最適用於表示斜線，且進一步適用於表示曲線。然而，由於像素上部邊緣的長度顯著不同於像素下部邊緣的長度，並且列方向鄰接之兩個像素的形狀為互相顛倒，所以如果在偏移一個像素後顯示字母，則偏移後之字母可能不同於偏移前之字母，如圖6A及圖6B所示。
在圖7A及圖7B所示的三角形排列適用於表示橫向直線或縱向直線，雖然像素上部邊緣的長度不同於像素下部邊緣的長度，但是長度差異極小，因而像素形狀極接近正方形。此外，由於斜線鄰接的像素會互相局部重疊，所以此三角形排列適用於表示斜線及曲線。另外，雖然往列方向鄰接之兩個像素的形狀為互相顛倒，但是由於像素上部邊緣與下部邊緣之間的長度差異極小，所以偏移一個像素後的字母形狀相似於偏移前之字母形狀。
同時，如上文所述之子像素排列係應用以子像素為基礎之呈現處理，藉此改良LCD解析度，將參考圖8A至圖8C予以詳細說明。
圖8A顯示用於在具有如圖3A及圖3B所示之鑲嵌式排列之四色LCD中執行呈現作業的基本像素及邏輯像素；圖8B顯示用於在具有如圖4B所示之三角型排列之四色LCD中執行呈現作業的基本像素及邏輯像素；以及圖8C顯示用於在具有如圖4C所示之三角型排列之四色LCD中執行呈現作業的基本像素及邏輯像素。
請參考圖8A，依據一包括2x2矩陣排列之子像素的邏輯像素來執行呈現作業。對於呈現作業，藉由往行列方向逐一偏移子像素來獲得邏輯像素，接著一個子像素屬於四個邏輯像素。如圖8A所示，針對既定的四個基本像素來獲得額外的五個邏輯像素，因此總邏輯像素數目為九個。
圖8B所示之邏輯像素分別包括如圖4B所示及如圖4C所示之兩種類型。由於一個子像素屬於五個邏輯像素，並且會針對既定的四個基本像素來製作額外的六個邏輯像素，因此總邏輯像素數目為十個。
請參考圖8C，一邏輯像素被界定為如圖1所示的像素。即，一個邏輯像素包括往列方向鄰接且不含白色子像素的一對兩個子像素，以及往列方向鄰接且含白色子像素的另一對兩個子像素。在此情況下，一個子像素屬於四個邏輯像素，並且會針對既定的四個基本像素來獲得額外的五個邏輯像素。結果，總邏輯像素數目為九個。
在圖8A至圖8C中，該等邏輯像素的中心被標示為"A"，而該等額外邏輯像素的中心被標示為"B"。
圖8A所示之組態適用於顯示如字元等文字，這是因為基本像素與邏輯像素的中心A及B會維持一致的距離，並且會排列成橫向直線或縱向直線。
反之，圖8B所示之組態適用於顯示運動影像且最適合大型螢幕採用，這是因為會產生大量額外邏輯像素。然而，雖然三角形基本像素的中心A未被佈置在像素列之間的邊界，但是該等額外邏輯像素的中心B被佈置在邊界上。因此，中心A及B未被佈置在橫向直線或縱向直線上。此外，中心A及B未維持一致的距離，另外，中心A會向上和向下偏離於像素列之間的邊界。
請參考圖8C，即使四個子像素BP、RP、GP和WP被排列成三角形排列，然而基本像素和邏輯像素具有相同的形狀，並且基本像素和邏輯像素的中心A和B被佈置像素列邊界上。因此，中心A及B會排列成橫向直線或縱向直線，並且會維持一致的距離。據此，圖8C所示之組態適用於顯示文字，並且呈現出一致分佈的影像品質。
結果，具有三角形排列的四色LCD係依據所要顯示的影像類型，而選擇三角形(或倒三角形)基本像素或梯形(或倒梯形)基本像素。
圖3A、3B、4A及4B所示之四個像素型排列僅僅是實例，並且可予以修改。
將參考圖9和圖10A至圖10C來詳細說明根據本發明項具體實施例之適用於具有圖4所示之子像素排列之LCD的TFT陣列面板詳細結構。
圖9顯示根據本發明一項具體實施例之適用於LCD之示範性TFT陣列面板的佈局圖；以及圖10A及圖10C分別顯示沿著圖9所示之Xa-Xa'、Xb-Xb"和Xc-Xc'線之TFT陣列面板的斷面圖。
在一絕緣基板110上形成複數個閘極線121及複數個儲存電極133。
用於傳輸閘極訊號之每個閘極線121實質上橫向延伸，並且每個閘極線121之向上突出的複數個部分構成複數個閘電極123。
每個儲存電極133都分離於該等閘極線121，且被供一預先決定電壓(例如，供應至圖2所示之另一面板200之一共同電極270的共同電壓)。該儲存電極133具有矩環形且包括一連接至一鄰接儲存電極133的連接135。
該等閘極線121及該等儲存電極133包括一低電阻導電層(較佳係以如Ag和Ag合金等含金屬之Ag、如Al和Al合金等含金屬之Al所製成)或其他金屬層(較佳係以如Cr、Ti、Ta、Mo或如MoW合金等其他合金所製成)。該等閘極線121及該等儲存電極133可具有一多層式結構，其包括一低電阻導電層及另一層(較佳係以如Cr、Ti、Ta、Mo或其合金(如MoW合金)所製成，這類材料具有極佳的物理、化學及電接觸其他材料(例如，氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅(IZO))等特性)。彼等層之極佳示範性組合是Cr和Al-Nd合金。
該等閘極線121及該等儲存電極133的橫邊相對於該基板110表面傾斜，且其傾角較佳在約30至80度範圍內。
在該等閘極線121及該等儲存電極133上形成一閘極絕緣層140，該閘極絕緣層較佳係以氮化矽(SiNx)為材料所製成。
在該閘極絕緣層140上形成複數個條狀半導體151，該等條狀半導體較佳係以氫化非結晶矽(簡稱為"a-Si")所製成。每個條狀半導體151各包括大幅局部重疊於該等閘電極124的複數個突出部分154。
在該等條狀半導體151上形成複數個歐姆接觸161及165，該等歐姆接觸較佳係以矽化物或重摻雜n型雜質之n+氫化a-Si所製成。每個歐姆接觸161都具有複數個突出部分163，並且該等突出部分163及該等歐姆接觸165係以成對方式位於該等條狀半導體151的該等突出部分154上。
該等條狀半導體151及該等歐姆接觸161和165的橫邊相對於該基板110表面傾斜，且其傾角較佳在約30至80度範圍內。
在該等歐姆接觸161和165及該閘極絕緣層140上形成複數個資料線171以及複數個汲電極175。
用於傳輸資料電壓的該等資料線171實質上縱向延伸，並且在該等閘極線121附近短距行進且交叉於該等閘極線121。
每個資料線171都具有往該等汲電極175方向延伸的複數個分支，而構成複數個源電極173。每對源電極173與閘電極175相對於一閘電極123而互相分隔且互相相對。一閘電極123、一源電極173及一汲電極175連同一條狀半導體151的一突出部分154共同構成一TFT，並且所構成的TFT具有一形成在介於該源電極173與該汲電極175間之該突出部分154中的通道。
該等資料線171及該等汲電極175較佳係以如Cr、Ta、Ti、Mo或其合金等耐火金屬所製成。該等資料線171及該等汲電極175可具有一多層式結構，其包括一低電阻導電層(較佳係以含金屬之Al或含金屬之Ag所製成)及另一層(較佳係以如Cr、Ti、Ta、Mo或其合金所製成，這類材料具有極佳的物理、化學及電接觸其他材料(例如，氧化銦錫(ITO)及氧化銦鋅(IZO))等特性)。
該等資料線171及該等汲電極175的橫邊也是相對於該基板110表面傾斜，且其傾角在約30至80度範圍內。
該等歐姆接觸161和165僅被插入在該等基底條狀半導體151與位於其上之該等覆蓋資料線171和該等覆蓋汲電極175之間，並且藉此減低其之間的接觸電阻。該等條狀半導體151包括複數個曝露部分，即，未覆蓋該等資料線171及該等汲電極175之多個部分，例如，位於該等源電極173與該等汲電極175之間的多個部分。
在該等資料線171、該等汲電極175、以及該等條狀半導體154之該等曝露部分上形成一鈍化層180。該鈍化層180較佳係以下列材料所製成：具有良好平坦特性的感光有機材料、低介電材料(例如，藉由電漿增強型化學氣體沈積(PECVD)所形成的a-Si:C:O和a-Si:O:F)或如氮化矽等無機材料。或者，該鈍化層180可包括一氮化矽膜及一有機膜。
該鈍化層180具有複數個接觸通孔182和185，用於分別曝露該等資料線171以及該等汲電極175的該等末端部分179。該鈍化層180及該閘極絕緣層140具有的複數個接觸通孔181，用於曝露該等閘極線121的該等末端部分129。
在該鈍化層180上形成複數個像素電極190及複數個接觸輔件81和82，較佳都是以IZO或ITO製成。
該等像素電極190係經由該等接觸通孔185而實際上電連接到該等汲電極175，並且接收來自該等汲電極175的資料電壓。
請重新參考圖2，當將資料電壓供應至該等像素電極190時，該等像素電極190會協同位於另一面板200上的該共同電極270而產生電場，利用電場使介於其間之LC層3中的LC分子重新定向。
如上文所述，一像素電極190與一共同電極270構成一LC液晶電容器CLC，而得以在關閉TFT Q之後儲存所施加的電壓。請參考圖9，該像素電極190環繞一儲存電極133之邊緣而局部重疊於該儲存電極133，藉此構成一儲存電容器，該儲存電容器並聯連接於該LC電容器CLC，而得以增加電壓儲存容量。
該等像素電極190可局部重疊於該等閘極線121及該等資料線171，藉此增加孔徑比率。
透過接觸通孔181和189，將該等接觸輔件81和82分別連接至該等閘極線121的該等曝露之末端部分129以及該等資料線171的該等曝露之末端部分179。該等接觸輔件81和82保護該等曝露部分129和179，並且補充該等曝露部分129和179與外部裝置的黏著性，但是該等接觸輔件屬於視需要使用的元件。
根據本發明另一項具體實施例，該等像素電極190係以透明導電聚合物所製成。對於反射型LCD或透射反射型LCD而言，該等像素電極190包括不透明反射金屬。在此情況下，該等接觸輔件81和82係以不同於該等像素電極190材料(如ITO或IZO)所製成。
將參考圖11來詳細說明根據本發明另一項具體實施例之適用於LCD的TFT陣列面板之示範性詳細結構。
圖11顯示根據本發明另一項具體實施例之適用於LCD之示範性TFT陣列面板中位於TFT附近之部分的佈局圖。
根據此項具體實施例之TFT陣列面板結構類似於圖9和圖10A至圖10C所示之結構。
對照圖11所示之TFT陣列面板結構與圖9所示之TFT陣列面板結構，圖11所示之該閘電極124係向上和向下突出，而圖9所示之該閘電極124僅向上突出。另外，圖11所示之該閘電極124之向上突出長度小於圖9所示之該閘電極124之向上突出長度。據此，相對部份也會向下偏移，包括該等汲電極175、該等源電極173、該等資料線171、該等條狀半導體151及該等歐姆接觸161和165。
具體而言，圖11所示之資料線的彎曲部分Y被間隔隔離於該閘極線121，而圖9所示之資料線171則會在佈置於該閘極線閘極線121上的彎曲部分X處從向上部向往橫向方向彎曲。據此，對照圖9所示之組態，介於該閘極線121與該資料線171之間的局部重疊面積縮小，因而由於局部重疊所造成的電容負載也減少。
該像素電極190鄰接該TFT的下部邊界向下偏移，而其上部邊界則是向上偏移。因此，該像素電極190的下部區域會增加，而上部區域會減小，藉此實質上維持總孔徑比率。
此外，由於該汲電極175向下偏移，所以該儲存電極133的下部橫向部分被縮短，如圖11所示。
接著，將說明具有鑲嵌式排列及三角形排列之四色LCD的各種特性比較。
依據相同設計規則來設計並且比較各種排列，包括：第一鑲嵌式排列，其中所有子像素BP、GP、RP和WP有相同的大小；第二鑲嵌式排列，如圖3A所示，其中白色子像素WP的面積等於二分之一其子像素RP、GP或RP的面積；第一三角形排列，如圖9所示；以及第二三角形排列，如圖11所示。
在第一鑲嵌式排列中，該等子像素RP、GP、BP和WP的面積都等於144.5 μm x 144.5 μm。在第二鑲嵌式排列中，該等紅、綠和藍子像素RP、GP和BP的面積都等於144.5 μm x 144.5 μm，而該白色子像素WP的面積等於前述面積的二分之一。在第一三角形排列及第二三角形排列中，該等紅、綠和藍子像素RP、GP和BP的面積都等於161 μm x 144.5 μm，而該白色子像素WP的面積等於95 μm x 144.5 μm。
表格1中將比較及說明孔徑比率、資料線171之電阻(Rd)、介於閘極線121與資料線171(包括該汲電極175)之間的寄生電容(Cgd)以及資料線171之延遲值(RC)。表格1中所示之電阻(Rd)、寄生電容(Cgd)及延遲值(RC)等各值都是相對於第一鑲嵌式排列的各值。
如表格1所示，表格中所示之該等三角形排列的孔徑比率實質上等於該第一鑲嵌式排列的孔徑比率，並且該等三角形排列的電阻(Rd)大於該等鑲嵌式排列的電阻(Rd)。該第一三角形排列呈現的寄生電容(Cgd)大於該等鑲嵌式排列呈現的寄生電容(Cgd)，因此該第一三角形排列的延遲值(RC)極大於該等鑲嵌式排列的延遲值(RC)。然而，該第二三角形排列呈現的寄生電容(Cgd)極小於該等鑲嵌式排列呈現的寄生電容(Cgd)，這是由於局部重疊面積相對小之故。結果，該第二三角形排列中之資料線171的延遲值(RC)幾乎等於該等鑲嵌式排列中之資料線171的延遲值(RC)。
請再次參考圖1，該灰電壓產生器800產生相關於像素透射率的兩組複數個灰電壓。某組中的灰電壓具有一相對於該共同電壓Vcom的正極性，而另一組中的灰電壓具有一相對於該共同電壓Vcom的負極性。
該閘極驅動器400係連接至該面板總成300的該等閘極線G1-Gn，並且合成來自外部裝置的閘極開通電壓Von與閘極關閉電壓Voff，以產生要施加至該等閘極線G1-Gn的閘極訊號。
該資料驅動器500係連接至該面板總成300的該等資料線D1-Dm，並且將選自該電壓產生器800所供應之多個灰電壓的多個資料電壓施加至該等資料線D1-Dm。
該訊號控制器600控制該閘極驅動器400及該資料驅動器500等等，並且修飾三色影像資料R、G和B成為四色影像資料R'、G'、和B'和W。
接下來，將詳細說明LCD之運作。
從一外部圖形控制器(圖中未顯示)，將多個三色輸入影像訊號R、G和B及用於控制顯示的多個輸入控制訊號(例如，一垂直同步訊號Vsync、一水平同步訊號Hsync、一主時脈MCLK及一資料啟用訊號DE)供應至該訊號控制器600。該訊號控制器600依據該等輸入控制訊號及該等色影像訊號R、G和B來產生多個閘極控制訊號CONT1及多個資料控制訊號CONT2，並且修飾三色影像訊號R、G和B成為適用於該面板總成300運作的四色影像訊號R'、G'、和B'和W，之後，該訊號控制器600將該等閘極控制訊號CONT1提供至該閘極驅動器400、將該等已處理且已修飾之影像訊號R'、G'、和B'和W和該等資料控制訊號CONT2提供至該資料驅動器500。
該等閘極控制訊號CONT1包括：一用於指示開始掃描之掃描開始訊號STV、用於控制該閘極開通電壓Von之輸出的至少一時脈訊號，等等。
該等資料控制訊號CONT2包括：一水平同步開始訊號STH，用於通知水平週期開始；一負載訊號LOAD，用於指示將多個資料電壓施加至該等資料線D1-Dm；一反轉控制訊號RVS，用於將該等資料電壓的極性反轉(相對於該共同電壓Vcom)；以及一資料時脈訊號HCLK。
該資料驅動器500接收來自該訊號控制器600的一由一個子像素之影像資料R'、G'、和B'和W組成之封包，並且將該影像資料R'、G'、和B'和W轉換成選自該灰電壓產生器800所供應之多個灰電壓的多個類比資料電壓，以響應來自該訊號控制器600的該等資料控制訊號CONT2。之後，該資料驅動器500將資料電壓供應至該等資料線D1-Dm。
該閘極驅動器400響應來自該訊號控制器600的該等閘極控制訊號CONT1，而將該閘極開通電壓Von供應至該等閘極線G1-Gn，藉此開啟該等閘極線所連接的該等切換元件Q。經由該等已開啟之切換元件Q，將被施加至該等資料線D1-Dm的該等資料電壓供應至該等子像素。
介於該資料電壓與該共同電壓Vcom之間的電壓差係表示一橫跨該LC電容器CLC的電壓，即，一像素電壓。該LC電容器CLC中的LC分子的方位取決於像素電壓量值，並且分子方位決定通過該LC層3的光線偏向。偏光板將光線偏向轉換成透光度。
按一個水平週期(也標示為1H，並且等於該水平同步訊號Hsync及該資料啟用訊號DE的一個週期)為單位，藉由重複此項程序，而得以在一圖框期間將該閘極開通電壓Von相繼供應至該等閘極線G1-Gn，藉此施加該等資料電壓至所有像素。在完成一圖框之後，下一圖框開始時，施加至該資料驅動器500的該反轉控制訊號RVS就會受到控制，以便反轉該等資料電壓的極性(稱為「圖框反轉」)還可以控制該反轉控制訊號RVS，而得以反轉一圖框中一資料線中所流動的資料電壓極性(例如，線反轉及點反轉)，或反轉一封包的資料電壓極性(例如，行反轉及點反轉)。
接著，將參考圖12至圖15來詳細說明根據本發明具體實施例之四色LCD的反轉作業。
圖12顯示在具有如圖3A及圖3B所示之鑲嵌式排列且執行1x1點反轉之LCD的子像素極性分佈實例；以及圖13顯示在具有如圖4A所示之三角形排列且執行1x1點反轉之LCD的子像素極性分佈實例。
對於圖12和圖13所示之子像素排列，鄰接的子像素具有相反極性。
在圖12所示之子像素排列中，同色子像素具有相同極性。然而，在圖13所示之子像素排列中，列方向中互相鄰接的同色子像素具有相同極性，但是兩列鄰接之像素列中的同色子像素具有相反極性。即，圖13所示之子像素排列展現線反轉，藉此改良影像品質，而不會有串色或閃爍。
圖14顯示執行2x2點反轉之LCD的鑲嵌式子像素極性分佈實例。
如圖14所示，同色子像素呈現1x1點反轉，促使在行列方向鄰接之同色子像素具有相反極性。據此，對鑲嵌式排列型四色LCD應用2Nx2點反轉，會促使同色子像素遇到Nx1點反轉。
圖15顯示在具有如圖4A所示之三角形排列且執行2x4點反轉之LCD的子像素極性分佈實例。
如圖15所示，同色子像素呈現1x1點反轉，促使在行列方向鄰接之同色子像素具有相反極性。據此，對三角形排列型四色LCD應用2x4N點反轉，會促使同色子像素遇到Nx1點反轉。
如上文所述，相對小的白色子像素WP會改良四色LCD的發光度，並且防止減低色彩濃度，藉此實現顯示生動鮮明的影像。另外，三角形排列促使通行於子像素之間的資料線之長度相等，因而消除由於資料線長度差異所造成的負載差異，藉此防止影像惡化。另外，縮小介於一資料線與一閘極線之間的局部重疊面積會縮短RC延遲。
此外，依據所要顯示的影像類型來選擇用於呈現之基本像素的形狀，得以滿足使用者的需求。
雖然前文中已詳細說明本發明較佳具體實施例，但是熟悉此項技術者應明白可對本文進行許多變更及修改，而不會脫離如隨附申請專利範圍定義的本發明精神及範疇。
3．．．液晶層
81,82．．．接觸輔件
100,200．．．面板
110．．．絕緣基板
121,129．．．閘極線
124．．．閘電極
140．．．閘極絕緣層
151,154．．．半導體
161,163,165．．．歐姆接觸
171,179．．．資料線
173．．．源電極
175．．．汲電極
180．．．鈍化層
181,185,189．．．接觸孔
190．．．像素電極
230．．．彩色濾光板
270．．．共同電極
300．．．液晶面板總成
400．．．閘極驅動器
500．．．資料驅動器
600．．．訊號控制器
800．．．灰電壓產生器
藉由詳讀下文中參考附圖所說明的較佳具體實施例，將可明白本發明，其中：
圖1顯示根據本發明一項具體實施例之LCD的方塊圖；
圖2顯示根據本發明一項具體實施例之LCD子像素的同等電路圖；
圖3A及圖3B顯示根據本發明具體實施例之LCD之子像素的空間排列圖；
圖4A至圖4C顯示根據本發明其他具體實施例之LCD的空間排列及基本像素組態；
圖5顯示在具有如圖3A及圖3B所示之鑲嵌式排列之四色LCD中顯示之韓國字的展開圖；
圖6A及圖6B顯示在具有如圖4B所示之三角形(delta)排列之四色LCD中顯示之韓國字的展開圖；
圖7A及圖7B顯示在具有如圖4C所示之三角形排列之四色LCD中顯示之韓國字的展開圖；
圖8A顯示用於根據具有如圖3A及圖3B所示之鑲嵌式排列之四色LCD來執行呈現作業的基本像素及邏輯像素；
圖8B顯示用於根據具有如圖4B所示之三角形排列之四色LCD來執行呈現作業的基本像素及邏輯像素；
圖8C顯示用於根據具有如圖4C所示之三角形排列之四色LCD來執行呈現作業的基本像素及邏輯像素；
圖9顯示根據本發明一項具體實施例之適用於LCD之示範性TFT陣列面板的佈局圖；
圖10A及圖10C分別顯示沿著圖9所示之Xa-Xa'、Xb-Xb"和Xc-Xc'線之TFT陣列面板的斷面圖；
圖11顯示根據本發明另一項具體實施例之適用於LCD之示範性TFT陣列面板中位於TFT附近之部分的佈局圖；
圖12顯示在具有如圖3A及圖3B所示之鑲嵌式排列且執行1x1點反轉之LCD的子像素極性分佈實例；
圖13顯示在具有如圖4A所示之三角形排列且執行1x1點反轉之LCD的子像素極性分佈實例；
圖14顯示鑲嵌式子像素2x2點反轉極性分佈之實例；以及
圖15顯示在具有如圖4A所示之三角形排列且執行2x4點反轉之LCD的子像素極性分佈實例。
121．．．閘極線
171．．．資料線
175．．．汲電極
185．．．接觸孔
BP．．．藍色子像素
GP．．．綠色子像素
RP．．．紅色子像素
WP．．．白色子像素

Claims (6)

  1. 一種液晶顯示器，包括：複數個閘極線，其形成於一基板上且往一第一方向延伸；一閘極絕緣層，其形成於該等閘極線上；一半導體層，其形成於該閘極絕緣層上；複數個資料線，其形成於至少該半導體層上且往一第二方向延伸；複數個汲電極，其形成於至少該半導體層上且分隔於該等資料線；以及複數個第一像素電極和複數個第二像素電極，其連接至該等汲電極且排列成複數列，其中該等第二像素電極之面積小於該等第一像素電極之面積，該等第一像素電極和該等第二像素電極往該第二方向鄰接，互相鄰接之該等第一像素電極和該等第二像素電極具有往該第二方向延伸且不會互相重疊的邊界，一往該第二方向延伸且通過該等第一像素電極中心的直線會通過鄰接於該等第一像素電極之該等第二像素電極的中心，以及該等資料線沿該等第一像素電極和該等第二像素電極之邊界延伸，且其中該液晶顯示器包括紅色、綠色、藍色及白色子像素，並且包括紅色、綠色和藍色子像素各包括該等第一像素電極，而白色子像素包括該等第二像素電極。
  2. 如請求項1之液晶顯示器，其中該等資料線交叉於該等 閘極線，並且具有一在該等交叉處附近往該第一方向行進之彎曲部分。
  3. 如請求項2之液晶顯示器，其中該等彎曲部分間隔隔離於該等閘極線。
  4. 如請求項3之液晶顯示器，其中該等資料線的長度實質上一致。
  5. 如請求項3之液晶顯示器，其中該等資料線中鄰接該等第一像素電極和該等第二像素電極之部分的長度實質上一致。
  6. 如請求項5之液晶顯示器，其中該等資料線的訊號延遲實質上一致。
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