專利名稱：垂直取向模式的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，特別是涉及一種垂直取向模式的薄膜晶體 管液晶顯示裝置。
技術(shù)背景液晶顯示裝置中的液晶本身不發(fā)光，液晶顯示是通過(guò)電場(chǎng)控制液晶分子扭轉(zhuǎn)來(lái)控制液晶單元的光透過(guò)率，從而達(dá)到顯示的目的。通常情況下，TFT-LCD(薄 膜晶體管液晶顯示裝置)中把液晶封入上下基板之間。在垂直取向模式的 TFT-LCD中，液晶分子一般由介電常數(shù)為負(fù)且各向異性的液晶材料構(gòu)成。參考美 國(guó)專利6661488B1，液晶顯示裝置的上下基板在不施加電壓的情況下，液晶分子 106垂直于第一基板101與第二基板104排列，如圖1A;電壓信號(hào)可以通過(guò)分 別附著于第一基板101與第二基板104上面的公共電極102與像素電極103施 加。在施加電壓的情況下，液晶分子106趨向于垂直于電場(chǎng)方向排列，從而偏離 垂直于第一、第二基板IOI、 104的方向。具體偏轉(zhuǎn)角度跟所施加偏壓大小有關(guān)， 如圖1B。如此通過(guò)電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶分子的調(diào)制，改變液晶像素的光透過(guò)特 性，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。當(dāng)液晶分子傾斜一定角度的時(shí)候，觀察者從不同角度將會(huì)觀察到不同的顯 示效果，這就是液晶顯示裝置的視角問(wèn)題。為解決視角問(wèn)題，提出了多種技術(shù) 方案。其中，垂直取向模式的液晶顯示裝置通過(guò)在像素中設(shè)計(jì)出傾斜角度不同 的子區(qū)域(疇),如MVA (Multi-domain Vertical Alignment,多疇垂直取向)、PVA (Patterned Vertical Alignment,圖像垂直取向)技術(shù)，像素的顯示特性是其中的各 個(gè)疇在空間上積分平均的效果。這樣，從不同角度觀察液晶顯示器件時(shí)看到的 差別減小，視角得以改善。參照?qǐng)Dl, MVA液晶顯示裝置通過(guò)在公共電極102上 形成凸起105或者在像素電極103上形成狹縫107，使由掃描線108和數(shù)據(jù)線 109交叉定義出的像素區(qū)域100中形成傾斜角度不同的四個(gè)子區(qū)域(疇)A， B, C， D。為進(jìn)一步改善視角，減低色偏的現(xiàn)象，液晶像素區(qū)域內(nèi)與TFT連接的透明 電極被進(jìn)一步分割成不同的區(qū)域，如美國(guó)專利7113233B2。透明電極可以是但不 限于氧化銦錫(Indium Tin Oxide,簡(jiǎn)稱ITO )或者氧化鋅(Zinc Oxide,簡(jiǎn)稱 ZnO)等兼具透明與導(dǎo)電特征的材料。如圖2示意，通過(guò)一定的方法，使像素內(nèi) 分割成的不同區(qū)域上的電壓按照設(shè)計(jì)存在一定的差別，液晶分子傾斜程度不一 樣，分別處于201與202兩種傾斜狀態(tài),這樣就在原來(lái)四疇的基礎(chǔ)上增加到了八 疇，以進(jìn)一步改善視角特性。美國(guó)專利7113233B2提出的八疇顯示方式是通過(guò)電容串聯(lián)分壓的效果形成 具有不同電壓值的第一子像素A、第二子像素B來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該實(shí)現(xiàn)方法存在一個(gè) 懸空電極，如圖3中第二子像素B上串聯(lián)的附加電容C^與液晶電容C^公用的 懸空電極300。懸空電極300會(huì)通過(guò)耦合與漏電帶來(lái)靜電荷的積累，并且積累的 電荷很難釋放，會(huì)導(dǎo)致殘留直流電壓，引起圖像錯(cuò)誤灰階表現(xiàn)與殘像等問(wèn)題。為解決上述懸空電極帶來(lái)的電荷積累帶來(lái)的問(wèn)題，有多種方案被提出。中 華映管(ChunghwA Picture TuBes， LTD)在SID 2007， 18.2， pp. 1007-9.公開(kāi) 的題為MVA-LCD with Low Color Shift And High ImAge QuAlity中提出了一 種通過(guò)給分壓電容并聯(lián)一個(gè)第三薄膜晶體管T3，在充電的時(shí)候使分壓電容放電， 從而消除了懸空電極，避免了電荷積累，如圖4所示。這種電路雖然沒(méi)有懸空 電極，不會(huì)引入電荷積累，卻難以實(shí)現(xiàn)電容分壓的效果。參考圖4，在數(shù)據(jù)寫(xiě)入 充放電的時(shí)候，第三薄膜晶體管T3導(dǎo)通附加電容Csiw兩端電極，使電容放電， 且兩端電極處于同電位。在充放電結(jié)束之后，Cw與CLCB之間不會(huì)發(fā)生電荷分享。 結(jié)果C^與Cw上電位沒(méi)有差別，失去了使像素內(nèi)不同子像素區(qū)域偏壓差別化的 功能。三星電子(SAmsung Electronics Co. ， LTD)在SID07, 34.3， pp. 1252-4. 的A novel ChArge-shAred S-PVA Technology,美國(guó)專利7158201B2、中國(guó)專 利1928674A、美國(guó)專利7220992B2中提出了幾種電路結(jié)構(gòu)，避免電路中的懸空 電極。但這些電路都存在一些問(wèn)題。簡(jiǎn)要分析如下。參考圖5，在寫(xiě)入像素電壓 數(shù)據(jù)之前，柵極掃描線Gn使第二薄膜晶體管T2打開(kāi)，節(jié)點(diǎn)Vb被復(fù)位到公共電 極電壓。電容C^上面的電壓與節(jié)點(diǎn)Va的電壓有關(guān)。在下一行柵極掃描線Gn+l 打開(kāi)第一薄膜晶體管Tl的時(shí)候，新的電壓數(shù)據(jù)將被寫(xiě)入節(jié)點(diǎn)Va。節(jié)點(diǎn)Vb的電 壓值是新寫(xiě)入的電壓數(shù)據(jù)與原來(lái)電壓數(shù)據(jù)的函數(shù)，節(jié)點(diǎn)Vb上面的電壓值在某一 幀電壓數(shù)據(jù)寫(xiě)入后還與上一幀寫(xiě)入數(shù)據(jù)有關(guān)，因此依靠像素電路本身的設(shè)計(jì)，節(jié) 點(diǎn)Vb不能正確根據(jù)像素寫(xiě)入電壓數(shù)據(jù)產(chǎn)生合適的電壓。參考圖6A,將每個(gè)像素 區(qū)域PX分開(kāi)為兩個(gè)像素區(qū)域PXA和PXB后，分別寫(xiě)入相應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)。每個(gè)像 素釆用兩個(gè)柵電極線GLa與GLb，分別控制第一薄膜晶體管Tl與第二薄膜晶體 管T2的開(kāi)啟與否，分時(shí)將DL上面的相應(yīng)電壓數(shù)據(jù)寫(xiě)入；或者參考圖6B，每個(gè) 像素采用兩個(gè)數(shù)據(jù)線DLc與DLd，當(dāng)柵極掃描線GL打開(kāi)時(shí)，兩個(gè)數(shù)據(jù)線分別通 過(guò)兩個(gè)TFTT3與T4寫(xiě)入相應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)。這兩種實(shí)施方法都需要比普通的MVA 或PVA液晶顯示裝置增加額外的柵極掃描線或數(shù)據(jù)線，且需要系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路的 配合，電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本較高。參考圖7，與圖6電路類似，通過(guò)增加可以實(shí) 現(xiàn)電荷重新分布的電容CesA與CesB,雖然可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)Va與Vb上面差別化的電 壓，卻無(wú)法排除上一幀電壓信號(hào)的影響，依靠像素電路本身的設(shè)計(jì)無(wú)法保證當(dāng) 前幀寫(xiě)入電壓數(shù)據(jù)的正確性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)需額外的柵極掃描線與數(shù)據(jù)線，并 可保證寫(xiě)入電壓數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性且兩個(gè)子像素區(qū)域電壓存在預(yù)期差別的垂直取向 模式的液晶顯示裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種垂直取向模式的液晶顯示裝置，包括 多個(gè)由柵極掃描線和數(shù)據(jù)線交叉定義出來(lái)的像素，每個(gè)像素至少分隔為第一子像素和第二子像素；及多個(gè)連接到柵極掃描線和數(shù)據(jù)線的像素電路；所述像素 電路，至少包括第一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管、第三薄膜晶體管、第一子 像素電容、第二子像素電容、存儲(chǔ)電容、附加電容；所述存儲(chǔ)電容與所述第一 子像素電容并聯(lián)連接，用于保持通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)電壓；其中所 述附加電容與第二子像素電容串聯(lián)連接、與第二薄膜晶體管并聯(lián)，所述第二子 像素電容一極與第三薄膜晶體管第二電極電連接，所述第二、第三薄膜晶體管由上一行柵極掃描線控制；該電路在本像素寫(xiě)入電壓數(shù)據(jù)之前將像素的電容放 電，在本像素電壓數(shù)據(jù)寫(xiě)入的同時(shí)通過(guò)附加電容將第一子像素電壓耦合到第二 子像素電壓。所述像素電路還可包括有第四薄膜晶體管，用于控制第二子像素的數(shù)據(jù)寫(xiě)入?；谏鲜鰳?gòu)思，本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置，在每一次對(duì)像素 進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)寫(xiě)入之前，通過(guò)給附加電容并聯(lián)第二薄膜晶體管將附加電容放電， 通過(guò)第三薄膜晶體管將第二子像素電容放電，同時(shí)通過(guò)附加電容將第一子像素 電壓耦合到第二子像素電壓，使第二子像素電壓與第一子像素電壓實(shí)現(xiàn)了差別 化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，在像素電路中無(wú)需引入懸空電極， 因此可以避免電荷積累和殘留直流電壓產(chǎn)生；第二，無(wú)需引入額外的柵極掃描 線與數(shù)據(jù)線，因此不會(huì)增加系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜性；第三，當(dāng)前電壓數(shù)據(jù)可以被準(zhǔn)確寫(xiě)入，不受像素電極上面上一幀電壓值的影響，對(duì)每個(gè)像素寫(xiě)入新的電 壓數(shù)據(jù)之前，先對(duì)像素劃分出的子像素中的至少一個(gè)子像素的電容全部進(jìn)行放 電，對(duì)電容上的節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行重置，因此可以保證寫(xiě)入電壓數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并且保證了兩個(gè)子像素區(qū)域電壓存在預(yù)期的差別。且本發(fā)明適用于MVA、 PVA或 其他以像素分割成子區(qū)域來(lái)增加疇的數(shù)目的改善視角的方式的液晶顯示裝置。為了更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì) 說(shuō)明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說(shuō)明用，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。


圖1A為多疇垂直取向模式液晶顯示裝置在不施加電壓的情況下液晶分子的 排布情況示意圖；圖1B為多疇垂直取向模式液晶顯示裝置在施加電壓的情況下液晶分子的排布情況示意圖；圖lc為多疇垂直取向模式液晶顯示裝置的像素區(qū)域的平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為多疇垂直取向模式液晶顯示裝置中液晶分子在不同子像素區(qū)域中的不同傾斜狀態(tài)示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中用于多疇垂直取向模式液晶顯示裝置中的像素電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中用于多疇垂直取向模式液晶顯示裝置中的像素電路結(jié)構(gòu) 示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)中用于多疇垂直取向模式液晶顯示裝置中的像素電路結(jié)構(gòu) 示意圖；圖6為現(xiàn)有技術(shù)中用于多疇垂直取向模式液晶顯示裝置中的像素電路結(jié)構(gòu) 示意圖7為現(xiàn)有技術(shù)中用于多疇垂直取向模式液晶顯示裝置中的像素電路結(jié)構(gòu) 示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例一中垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例二中垂直取向模式液晶顯示裝置的像素電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖IOA為應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例一中像素電路的液晶顯示裝置的像素平面結(jié)構(gòu) 示意圖；圖IOB為沿圖10A中的A-A，方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，不包括第一基板； 圖IOC為沿圖10A中的B-B，方向的的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，不包括第一基板。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明 100:像素101:第一基板 102:公共電極103:像素電極 104:第二基板105:突起 106:液晶分子107:狹縫 108:柵極掃描線109:數(shù)據(jù)線 110:公共電極線201:第一子像素A中的液晶分子狀態(tài) 202:第二子像素B中的液晶分子狀態(tài) 300:懸空電極1001a、 1001c:柵極掃描線； 1001b:公共電極線；1002:黑矩陣遮擋區(qū)域；1003a:數(shù)據(jù)線； 1003b:電容電極；1003c、 1003d、 1003e、 1003f:電極；1004a:第一子像素電極；1004b:第二子像素電極；1005:突起；1006:接觸孔；1007:半導(dǎo)體層；1008:狹縫DL:數(shù)據(jù)線 GL:柵極掃描線T:薄膜晶體管Tl:第一薄膜晶體管 T2:第二薄膜晶體管 T3:第三薄膜晶體管 T4:第四薄膜晶體管Cu;a、 Cwb、 Cux、 Cu;d:液晶電容(像素電容)CsTA 、CsTB 、CsTC 、CsTD:存儲(chǔ)電谷CSIN:附加電容具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例一圖8為本發(fā)明實(shí)施例中用于垂直取向模式液晶顯示裝置中的像素電路結(jié)構(gòu) 示意圖；圖IOA為應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例一中像素電路的液晶顯示裝置的像素平面 結(jié)構(gòu)示意圖；圖10B為沿圖10A中的A-A，方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10c為沿 圖10A中的B-B'方向的的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例使用了圖l多疇垂直取向模式的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)Dl、圖 10，本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置包括相對(duì)設(shè)置的第一基板101、第二基板104，第二基板104上依次形成有第一導(dǎo)電層、柵絕緣層、第二導(dǎo)電層、像 素電極層，柵極掃描線1001a、 1001c、公共電極線1001b形成在第一導(dǎo)電層上, 數(shù)據(jù)線1003a、電容電極1003b、電極1003c、 1003d、 1003e、 1003f形成在第 二導(dǎo)電層上，柵極掃描線1001a和數(shù)據(jù)線1003a交叉定義出像素，像素電極 隔成第一子像素電極1004a和第二子像素電極1004b，柵極掃描線1001c和數(shù)據(jù) 線1003a交叉處設(shè)置有第一薄膜晶體管Tl,薄膜晶體管包含有三個(gè)電極，分別 是柵電極、第二電極與第三電極，柵電極控制第二與第三電極之間的導(dǎo)通與否。 第一薄膜晶體管Tl的第二電極由數(shù)據(jù)線1003a構(gòu)成，第三電極1003c通過(guò)接觸 孔1006與第一子像素電極1004b連接，第一薄膜晶體管Tl由柵極掃描線1001c 控制；柵極掃描線1001a和數(shù)據(jù)線(未標(biāo)示，屬于相鄰像素，與數(shù)據(jù)線1003a 在本列像素中位置類似)的交叉處設(shè)置有第二薄膜晶體管T2、第三薄膜晶體管 T3，第二薄膜晶體管T2的第二、第三電極1003d、 1003e分別通過(guò)接觸孔與第 一子像素電極1004a和第二子像素電極1004b相連；第三薄膜晶體管T3的第二、 第三電極1003e、 1003f分別通過(guò)接觸孔與第二子像素電極1004b和公共電極 1001b連接；第二薄膜晶體管T2與第三薄膜晶體管T3由柵極掃描線1001a控制； 第一導(dǎo)電層通過(guò)控制半導(dǎo)體層1007的導(dǎo)電程度決定相應(yīng)TFT的第二、第三電極 是否相互導(dǎo)通。第一基板101表面的公共電極上形成有突起1005,第二基板104 表面的子像素電極1004a、 1004b上形成有狹縫1008,第一基板101上的黑矩陣 遮擋區(qū)域1002用于阻止光在非像素區(qū)域內(nèi)的透過(guò)。參考圖8與圖10,第一子像素電極1004a與第二子像素電極1004b分別與 第 一基板側(cè)公共電極構(gòu)成第 一 子像素電容與第二子像素電容Clcb。第 一 子像 素電容C^通過(guò)第一薄膜晶體管Tl連接到數(shù)據(jù)線DL，第一薄膜晶體管Tl的柵電 極連接到柵極掃描線Gn。存儲(chǔ)電容CsT由第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層以及位于兩導(dǎo) 電層之間的柵絕緣層構(gòu)成，并通過(guò)形成于第二層導(dǎo)電層之上的接觸孔1006與第 一像素電極相連，使Cst與C^形成并聯(lián)的關(guān)系。第二子像素的像素電極10(Mb 與第二層導(dǎo)電層1003b重合部分形成附加電容C，，并與第二子像素電容CwB形 成串聯(lián)連接，與第二薄膜晶體管T2形成并聯(lián)連接，所述第二子像素電容(^b —
極與第三薄膜晶體管T3的第二電極電連接，第二薄膜晶體管T2與第三薄膜晶 體管T3的柵電極與相鄰一行像素的柵極掃描線Gn-1相連。在液晶顯示裝置工 作的時(shí)候,柵極掃描線Gn-l首先打開(kāi)第二薄膜晶體管T2與第三薄膜晶體管T3, 使附加電容Csiw與第二子像素電容C^放電，電容各節(jié)點(diǎn)電位被重置到公共電極 電壓。稍后，上一行柵極掃描線Gn-l關(guān)閉第二薄膜晶體管T2與第三薄膜晶體 管T3，本行柵極掃描線Gn打開(kāi)第一薄膜晶體管Tl，數(shù)據(jù)線DL上面的電壓通過(guò) 第一薄膜晶體管Tl寫(xiě)入第一子像素電容Cu;A與存儲(chǔ)電容CsT并通過(guò)附加電容Csiw 耦合到第二子像素電容C^上，Cw上面的電壓V,為L(zhǎng)跡+ 、CT 、W + 、CS通過(guò)設(shè)置合適的CsiN與C^B的數(shù)值，就可以得到預(yù)期的具有差別化的電壓值，分別施加到像素的第一子像素電極1004a與第二子像素電極1004b,增加疇的數(shù) 目，改善液晶顯示裝置的視角。 實(shí)施例二參考圖9，工作原理與實(shí)施例一基本相同。不同的是在像素寫(xiě)入電壓數(shù)據(jù)的 時(shí)候，第一子像素與第二子像素分別用兩個(gè)TFT寫(xiě)入，即通過(guò)在第二子像素像 素設(shè)置第四薄膜晶體管T4，用于控制第二子像素的數(shù)據(jù)寫(xiě)入，第四薄膜晶體管 T4由柵極掃描線Gn控制。相比實(shí)施例一，第二子像素單獨(dú)用一個(gè)薄膜晶體管 T4控制數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。電容放電與電壓重置的過(guò)程與實(shí)施例一基本相同。只是， 放電過(guò)程不影響第一子像素。如果上一幀圖像中像素電壓值與本幀圖像像素電 壓值相同或非常接近，則實(shí)施例一中對(duì)第一子像素與第二子像素都進(jìn)行了電壓 重置，信號(hào)寫(xiě)入時(shí)需要重新為放電像素充電，增大了功耗。因此，在增加一個(gè) TFT的情況下，本實(shí)施例由于對(duì)第一子像素不進(jìn)行放電，可以降低功耗。
權(quán)利要求
1. 一種垂直取向模式的液晶顯示裝置，包括多個(gè)由柵極掃描線和數(shù)據(jù)線交叉定義出來(lái)的像素，每個(gè)像素至少分隔為第一子像素和第二子像素；及多個(gè)連接到柵極掃描線和數(shù)據(jù)線的像素電路；所述像素電路，至少包括 第一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管、第三薄膜晶體管、第一子像素電容、第二子像素電容、存儲(chǔ)電容、附加電容；所述存儲(chǔ)電容與所述第一子像素電容并聯(lián)連接，用于保持通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸 過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)電壓；其特征在于所述附加電容與第二子像素電容串聯(lián)連接、與第二薄膜晶體管并聯(lián)，所述第二子像素電容一極與第三薄膜晶體管第二電極電連接，所述第二、 第三薄膜晶體管由上一行柵極掃描線控制；該電路在本像素寫(xiě)入電壓數(shù)據(jù)之前將像素的電容放電，在本像素電壓數(shù)據(jù)寫(xiě)入的同時(shí)通過(guò)附加電容將第一子像素 電壓耦合到第二子像素電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述像素電路還包括 有第四薄膜晶體管，用于控制第二子像素的數(shù)據(jù)寫(xiě)入。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種垂直取向模式的液晶顯示裝置，包括多個(gè)由柵極掃描線和數(shù)據(jù)線交叉定義出來(lái)的像素，每個(gè)像素至少分隔為第一子像素和第二子像素；及多個(gè)連接到柵極掃描線和數(shù)據(jù)線的像素電路；所述像素電路，至少包括第一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管、第三薄膜晶體管、第一子像素電容、第二子像素電容、存儲(chǔ)電容、附加電容；所述存儲(chǔ)電容與所述第一子像素電容并聯(lián)連接，用于保持通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)電壓；其中所述附加電容與第二子像素電容串聯(lián)連接、與第二薄膜晶體管并聯(lián)，所述第二子像素電容一極與第三薄膜晶體管第二電極電連接，所述第二、第三薄膜晶體管由上一行柵極掃描線控制。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK101144947SQ200710047150
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者李俊峰, 李喜峰 申請(qǐng)人:上海廣電光電子有限公司