專利名稱：液晶面板和液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示(LCD)器，更具體來說，本發(fā)明涉及一種適于提高孔徑比(aperture ratio)的有源矩陣型液晶面板和液晶顯示器。
背景技術：
液晶顯示器的優(yōu)點在于薄、輕，能夠以低電壓驅(qū)動以及具有低功耗。因此，液晶顯示器被用于各種電子設備中，例如電視、臺式個人計算機(PC)、筆記本PC，個人數(shù)字助理(PDA)、移動電話等等。特別是有源矩陣液晶顯示器，其設置有薄膜晶體管(TFT)作為各個像素的開關元件，表現(xiàn)出優(yōu)異的顯示特性，幾乎比得上陰極射線管(CRT)顯示器由于高驅(qū)動能力帶來的特性，因此，有源矩陣液晶顯示器已被廣泛應用，甚至于從前應用CRT顯示器的領域，如電視和臺式PC。
典型的液晶顯示器具有這樣的結構，其中液晶容納在兩個由玻璃片制成的透明基板之間。在一個基板上，為每個像素形成TFT、像素電極等。在另一個基板上，形成濾光片、公共電極(相對電極)等，其面向像素電極。在以下說明中，為方便起見，上面形成有TFT、像素電極等的基板稱為“TFT基板”，而上面形成有濾光片、公共電極等的基板稱為“相對基板”。此外，TFT基板、相對基板以及容納在兩個基板之間的液晶所構成的結構稱為“液晶面板”。
圖1以平面圖形式示意性示出了在現(xiàn)有技術的有源矩陣液晶面板中TFT基板的構成。
如圖中所示，在TFT基板10上形成多條水平(橫向)延伸的柵極總線，多條垂直(縱向)延伸的數(shù)據(jù)總線12，以及多條平行于柵極總線11延伸的輔助電容(Cs)總線13。柵極總線11和Cs總線13以各自相等的間距(接線間隔)設置，并且數(shù)據(jù)總線也以相等的間距設置(注意，約為柵極總線11和Cs總線13的間距的1/3)。因此由兩條相鄰的柵極總線11和兩條相鄰的數(shù)據(jù)總線12所圍繞的每個區(qū)域構成一個單元像素。在此單元像素區(qū)域中，形成像素電極14(由虛線表示)。單元像素的不同區(qū)域(像素電極14)為顏色R(紅色)、G(綠色)以及B(藍色)分別設置。三個橫向相鄰的R、G及B子象素構成一個像素(象素)。R、G和H像素(子象素)每個為縱橫比約為3∶1的矩形。注意附圖標記15(由虛線圍繞的部分)表示串聯(lián)連接的兩個薄膜晶體管(TFT)，附圖標記16表示用于把TFT15的漏極區(qū)連接至數(shù)據(jù)總線12的接觸孔，附圖標記17和18表示用于把TFT15的源極區(qū)連接至像素電極14的接觸孔，以及附圖標記19表示與Cs總線13一起為每個像素形成輔助電容Cs的半導體區(qū)域。
如圖1所示，在現(xiàn)有技術的液晶面板(TFT基板10)的構成中，構成一個像素(象素)的每個R、G和B像素(子象素)為縱橫比(aspect ratio)約為3∶1的矩形。因此，為了把對顯示沒有顯著幫助的相關像素的部分面積降到最小(即把孔徑比的減少降到最低)，就需要最小化Cs總線13穿過相關像素區(qū)域的接線(wiring)長度。為達到這一目的，需要Cs總線13與柵極總線11平行設置。在這樣的布局中，需要由數(shù)據(jù)總線12作為邊界來限定像素區(qū)域(像素電極14)?？紤]與像素電極14的交疊及相鄰像素14之間的距離，不能使數(shù)據(jù)總線12的接線寬度太窄。也就是說，由于需要使數(shù)據(jù)總線12的接線寬度適當寬些，因此導致了孔徑比的降低。
此外，由于向著更高清晰度的趨勢增長，因此在用于寫入像素的時間上的減少成為一個問題。例如，在幀頻為60Hz(每秒掃描的幀數(shù)為60)情況下，每一幀的掃描時間約為16.7ms(＝1/60s)。在象素格式為VGA(視頻圖形陣列640×480像素)情況下，分配給一條水平線的時間約為32μs。如果像素數(shù)進一步增加(SVGA(超SVGA800×600像素)，XGA(擴展GA1024×768像素)等)，則分配給每條水平線的時間進一步減少，并且寫入像素的時間需要相應減少。為了減少該寫入時間，例如，可考慮增加每個像素的晶體管尺寸。但是，在增加晶體管尺寸的地方，對顯示沒有顯著幫助的相關像素的部分的面積增加。因此，孔徑比會降低，并且出現(xiàn)顯示變暗的問題。
此外，在場序制(field sequential)彩色系統(tǒng)中，其中對于每種顏色R、G和B等，數(shù)據(jù)通過時分法(time division)來劃分并寫入到像素中，并且其中R、G和B的光源等與寫入同步地被按照時間順序?qū)?，這種場序制彩色系統(tǒng)存在這樣的問題，即分配給一條水平線的時間進一步減少。例如，在一般有源矩陣LCD中，為了防止閃動，以大約60Hz(每一幀1/60s)執(zhí)行寫操作。在通過使用三種主要顏色RGB的三個場(field)為一個幀構成彩色圖像來執(zhí)行場序制驅(qū)動的情況下，一個場的周期為1/180s(＝1/60s×1/3)，并且分配給一條水平線的時間需要減少大約乘以1/3的因子。也就是說，存在著允許寫的時間受到限制的缺點。
此外，在場序制彩色系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)(例如對于一個場的R數(shù)據(jù))被寫入到構成一個幀的所有像素中之后，光源的顏色需要進行切換(例如G或者B的光源需要導通)。因此，以對應于上述切換的數(shù)量，用于將所有顏色(R、G和B)的數(shù)據(jù)寫入到所有像素的總時間變得更長。特別是存在這樣的缺陷，即用于寫入到所有像素的時間隨像素數(shù)的增加而增加。
此外，在脈沖驅(qū)動系統(tǒng)中，其中為了改善動態(tài)視頻圖像的圖像質(zhì)量以脈沖方式(僅在一個幀時間的部分時間打開)打開光源，用于寫入到所有像素所需要的總時間也需要減少。但是，與上述場序制驅(qū)動的情況類似，存在著用于寫入到所有像素的時間隨像素數(shù)的增加而增加的缺點。
作為與上述現(xiàn)有技術相關的技術，例如，在日本待審專利公開(JPP)10-232408中所述的一種液晶面板，其中相應于控制總線和數(shù)據(jù)總線的交點形成像素電極和TFT，其中形成與像素電極一起構成輔助電容的電容總線，以及該液晶面板具有從電容總線分支出來并沿著數(shù)據(jù)總線延伸的輔助電容圖案。在此液晶面板中，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)總線和輔助電容圖案之間短路，缺陷部分易于復原。此外，作為與上述場序制驅(qū)動相關的技術，例如，在JPP2002-311411中所述的一種技術，其中使用非晶硅型液晶元來實現(xiàn)高清晰度液晶面板，并且其中通過采用點光源型作為液晶面板所需的背光，來實現(xiàn)均勻背光。
如上所述，在現(xiàn)有技術中，構成一個像素(象素)的各個R、G和B像素(子象素)為縱橫比約為3∶1的矩形形狀。這要求Cs總線13平行于柵極總線11設置，并且由此使數(shù)據(jù)總線12的接線寬度變寬。因此，存在著孔徑比降低的問題。此外，隨著高清晰度趨勢的發(fā)展，存在的問題是對于允許寫入像素的時間受到限制的驅(qū)動系統(tǒng)中的液晶面板，以及具有大量像素的液晶面板，不能保證足夠的寫時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種液晶面板和一種液晶顯示器，其中孔徑比增加并且用于寫入所有像素的時間減少。
為達上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供一種液晶面板，包括多條柵極總線，沿第一方向延伸；多條數(shù)據(jù)總線，沿與該第一方向相交的第二方向延伸；開關元件，為每個像素設置，該開關元件使用相應的柵極總線的一部分作為柵極電極并且電連接至相應的數(shù)據(jù)總線；像素電極，為每個像素設置，并電連接至相應的開關元件；相對電極，以液晶被夾在該相對電極和該像素電極之間的方式放置；以及多條輔助電容總線，沿該第二方向延伸，并且每條輔助電容總線與該像素電極一起為每個像素形成輔助電容，其中，具有方形形狀的像素區(qū)域由各條輔助電容總線作為邊界來限定。
在根據(jù)本方案的液晶面板的構成中，沿該第二方向(平行于Cs總線的方向)延伸的數(shù)據(jù)總線位于像素區(qū)域中。此外，不同于像素區(qū)域(像素電極)被數(shù)據(jù)總線作為邊界而分開的現(xiàn)有技術(圖1)，像素區(qū)域(像素電極)被Cs總線作為邊界分開。因此，與現(xiàn)有技術不同，在設計數(shù)據(jù)總線的接線寬度中，不需要考慮與像素電極的交疊和相鄰像素電極之間的距離。因此，可使數(shù)據(jù)總線較窄。從而，增加孔徑比。
此外，在現(xiàn)有技術(圖1)中，由于數(shù)據(jù)總線與Cs總線相交，因此接線電容明顯地形成在這些總線的相交處。同時，在根據(jù)本發(fā)明的構成中，由于數(shù)據(jù)總線平行于Cs總線設置(即不相交)，因此接線電容幾乎不會形成在這些總線之間。此外，由于可以使數(shù)據(jù)總線更窄，因此可以使在數(shù)據(jù)總線和像素電極之間形成的接線電容以及在數(shù)據(jù)總線和柵極總線之間形成的接線電容相對更小。這使得可以顯著降低每個像素中數(shù)據(jù)總線的總接線電容。因此，可以減少寫入各像素所需的時間，從而減少用于寫入所有像素的時間。
并且，根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，提供一種液晶顯示器，包括根據(jù)權利要求1所述的液晶面板，柵極驅(qū)動器，用于驅(qū)動多條柵極總線；數(shù)據(jù)驅(qū)動器，用于驅(qū)動多條數(shù)據(jù)總線；以及控制單元，顯示信號和定時信號被輸入到該控制單元中，并且該控制單元控制該柵極驅(qū)動器和該數(shù)據(jù)驅(qū)動器，其中，多條柵極總線中的兩條或更多條柵極總線被在該控制單元控制之下的該柵極驅(qū)動器同時驅(qū)動，以及多條數(shù)據(jù)總線被在該控制單元控制之下的該數(shù)據(jù)驅(qū)動器同時驅(qū)動，并且顯示數(shù)據(jù)被同時寫入到相應于被該柵極驅(qū)動器同時驅(qū)動的所述柵極總線的多個像素行中。
通過根據(jù)本方案的液晶顯示器，除了在根據(jù)上述方案的液晶面板中獲得的效果(孔徑比增加，寫時間減少)之外，與以前通過按順序驅(qū)動相應于一條柵極總線的各行像素來寫數(shù)據(jù)的系統(tǒng)相比，用于寫入到所有像素的時間可顯著減少(例如在同時驅(qū)動的柵極總線數(shù)為兩條時可減少大約乘以1/2的因子)。這是因為兩條或更多條的柵極總線被同時驅(qū)動，并且顯示數(shù)據(jù)被同時寫入到相應于這些柵極總線的多個像素行中。


圖1是示意性顯示現(xiàn)有技術的液晶面板中TFT基板的構成的平面圖；圖2是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶面板中TFT基板的構成的平面圖；圖3是示意性顯示根據(jù)第一實施例的部分液晶面板的結構的剖面圖；圖4是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的液晶面板中TFT基板的構成的平面圖；圖5是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶面板中TFT基板的構成的平面圖；圖6是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶面板中TFT基板的構成的平面圖；圖7是顯示采用根據(jù)第三或第四實施例的液晶面板的液晶顯示器的構成的方框圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
(第一實施例)圖2以平面圖形式示意性顯示了在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的有源矩陣液晶面板中TFT基板的構成，而圖3以剖面圖形式示意性顯示了部分液晶面板的構成。在圖2的實例中，為了簡化說明，省略了玻璃基板、層間絕緣膜、柵極絕緣膜等等。
如圖3所示，根據(jù)本實施例的液晶面板150包括TFT基板100、相對基板140以及液晶層145，由液晶制成的液晶層145夾在TFT基板100和相對基板140之間。下面介紹每個基板的層結構。
如圖2所示，在TFT基板100上形成多條水平延伸(橫向)的柵極總線101，多條垂直(縱向)延伸的數(shù)據(jù)總線102，以及多條也垂直延伸的輔助電容(Cs)總線103?？偩€101、102和103分別等間距(布線間隔)設置。由兩條相鄰柵極總線101和兩條相鄰Cs總線103圍繞的每個方形區(qū)域構成一個“單元像素”。即每個像素以Cs總線103和柵極總線101作為邊界，并且像素電極104(為便于圖形的觀看由虛線示出來)形成在這個像素的區(qū)域中。在圖中所示的實例中，顯示了用于四個像素的像素電極104。在柵極總線101和Cs總線103的接線寬度彼此相等情況下，像素電極104的形狀也是方形。然而，在多數(shù)情況下，由于Cs總線103相對較寬并考慮到產(chǎn)量而選擇像素電極的間隔較寬時，即使單元像素的形狀是方形的，像素電極104的形狀也不一定為方形。
此外，將數(shù)據(jù)總線102設置為大致沿垂直方向(平行Cs總線的方向)縱向穿過像素區(qū)域(像素電極104)的中部，并且通過在數(shù)據(jù)總線102和柵極總線101交叉的位置處插入它們之間的絕緣膜，與柵極總線101隔離。Cs總線103在垂直方向上沿著像素區(qū)域(像素電極104)之間的邊界設置，并且同樣通過在Cs總線103和柵極總線101交叉的位置處插入它們之間的絕緣膜，與柵極總線101隔離。在這種情況下，如下文所述，通過圖案化構成柵極總線101的部分導電層來形成Cs總線103(即如果總線101和103簡單交叉則它們就電短接)。從而，如圖2所示，Cs總線103在該交叉處與柵極總線101分離。分離的Cs總線103經(jīng)絕緣膜中形成的接觸孔105電連接至導電層106，導電層106是通過圖案化構成數(shù)據(jù)總線102的部分導電層來形成的。
另外，在每個像素區(qū)域中，設置薄膜晶體管(TFT)107作為開關元件，以便對應數(shù)據(jù)總線102和柵極總線101的交點處。TFT107(由虛線圍繞的部分)包括兩個具有輕摻雜漏極(LDD)結構并且串聯(lián)連接的TFT。在液晶顯示器中，這種狀態(tài)是理想的，即數(shù)據(jù)(電荷)被寫入到像素的輔助電容(Cs)的狀態(tài)一直保持穩(wěn)定，直到下個數(shù)據(jù)被寫入為止。但是，由于TFT中的漏電流等，輔助電容的電勢實際上降低。因此，為了減少漏電流，TFT形成為LDD結構，并且兩個TFT串聯(lián)連接。盡管在本實施例中是兩個TFT串聯(lián)連接，當然的，連接的TFT個數(shù)不限于兩個。此外，盡管在下文描述的其他實施例中，每個像素中具有LDD結構的兩個TFT也串聯(lián)連接，但連接的TFT個數(shù)同樣不限于兩個。在以下描述中，為了便于說明，串聯(lián)連接的兩個TFT總稱為“TFT”。
在每個像素區(qū)域中，TFT107(由虛線圍繞的部分)采用部分柵極總線101作為柵極電極G。此外，設置漏極區(qū)D和源極區(qū)S，并將此柵極總線101夾在中間。TFT107的漏極區(qū)D通過在一絕緣膜中形成的接觸孔108電連接至數(shù)據(jù)總線102。另一方面，源極區(qū)S通過在一絕緣膜中形成的接觸孔109電連接至導電層(未示出)，并且還通過在一絕緣膜中形成的接觸孔110電連接至像素電極104。
此外，附圖標記111表示為每個像素與Cs總線103一起形成輔助電容Cs的半導體區(qū)域。半導體區(qū)域111為起到輔助電容Cs的一個電極的作用的區(qū)域。如下文所述，此半導體區(qū)域111被TFT107的源極區(qū)S共享，因此此半導體區(qū)域111通過接觸孔109和110電連接至像素電極104。即從電學角度來看，輔助電容Cs形成在Cs總線103和像素電極104之間。
下面，參照圖3描述本實施例的液晶面板150(TFT基板100、相對基板140以及液晶層145)的層結構。注意在圖3所示的結構中，為了更便于觀看附圖，僅示出一個TFT107。
在作為TFT基板100的基礎的玻璃基板121上，形成例如由SiO2或者SiN制成的絕緣膜122。此外，在絕緣膜122的預定區(qū)域(圖中由虛線表示，并且其中將要形成TFT107和輔助電容Cs的區(qū)域)上，形成由非晶硅或者多晶硅制成的半導體層123。此外，半導體層123的預定區(qū)域(將要形成TFT107的源極/漏極區(qū)域和輔助電容Cs的一個電極區(qū)域的區(qū)域)被摻入雜質(zhì)，例如磷、硼等，以形成n型或者p型半導體區(qū)域124。此外，在半導體層123和半導體區(qū)域124上，形成例如由SiN制成的絕緣膜125。此絕緣膜125保護TFT107的溝道并用作部分地構成輔助電容Cs的電介質(zhì)材料的一部分。此外，在n型或者p型半導體區(qū)域124周圍的區(qū)域以高密度地摻入雜質(zhì)，例如磷、硼等，以形成n+型或者p+型半導體區(qū)域126。半導體區(qū)域126的部分區(qū)域被限定為TFT107的漏極區(qū)D，而另一部分區(qū)域被限定為TFT107的源極區(qū)S以及輔助電容Cs的一個電極區(qū)域111。
此外，例如由SiO2或者SiN制成的絕緣膜127形成在整個表面上，以覆蓋絕緣膜125和半導體區(qū)域126。此絕緣膜127用作TFT107的柵極絕緣膜，并用作部分地構成輔助電容Cs的電介質(zhì)材料的一部分。此外，在絕緣膜127上，形成例如由鋁(Al)、鉬(Mo)等制成并被圖案化成所需形狀的導電層128。導電層128包括構成TFT107的柵極電極G(圖2)的柵極總線101和構成輔助電容Cs的另一個電極的Cs總線103。
此外，例如由SiO2或者SiN制成的絕緣膜129形成在整個表面上，以覆蓋導電層128。在絕緣膜129上，形成例如由Al、鈦(Ti)等制成并被圖案化成所需形狀的導電層130。導電層130包括數(shù)據(jù)總線102和導電層106(圖2)以及用于連接至TFT107的像素電極104和輔助電容Cs的互連線路。因此，導電層130通過在絕緣膜129中所需位置處形成的接觸孔108和109，電連接至重摻雜的半導體區(qū)域126(TFT107的漏極區(qū)域D和源極區(qū)域S，以及輔助電容Cs的一個電極區(qū)域111)。
順便提及，在圖中所示的實例中，以“MOS(金屬氧化物(絕緣膜)半導體)電容器”的形式實現(xiàn)輔助電容Cs，其包括半導體區(qū)域126(一個電極)、導電層128(另一個電極)以及在二者之間形成的絕緣膜125和127(電介質(zhì)材料)。但是，代替MOS結構，輔助電容Cs還可形成在導電層128和130之間。
此外，例如由SiO2或者SiN制成的平坦化絕緣膜(planarized insulatingfilm)131形成在整個表面上，以覆蓋導電層130和絕緣膜129。在絕緣膜131上，形成被圖案化成所需形狀的導電層132。導電層132構成像素電極104，并且在透射式LCD情況下由例如銦錫氧化物(ITO)等透明導電材料制成，或者在反射式LCD情況下由Al、Al合金等制成。導電層132(像素電極104)通過在絕緣膜131中所需位置處形成的接觸孔110，電連接至導電層130，導電層130包括連接至TFT107和輔助電容Cs的互連線路。
此外，形成由聚酰亞胺樹脂等制成的配向膜(alignment film)133，以覆蓋導電層132(像素電極104)和絕緣膜131的表面。配向膜133用于規(guī)則排列液晶層145中液晶分子的方向(取向)。除了配向膜133之外，例如具有預定形狀的圖案化的突起作為調(diào)節(jié)液晶分子排列(域)的手段可形成在像素電極104上。可以使用例如光阻劑等來形成這種突起。可形成帶狀、線弧狀(bank)、半球形、錐形等各種突起。在形成這種突起之處，形成配向膜133以覆蓋突起。
另一方面，在作為相對基板140的玻璃基板141的表面(在圖3的實例中為下表面)上，形成例如由ITO等透明導電材料制成的導電層142(公共電極或者相對電極)，并且盡管沒有示出，也形成用于保持液晶層145厚度(單元間隙)恒定的柱狀襯墊(spacer)。可以使用光阻劑等來形成柱狀襯墊。除此之外，由二氧化硅(silica)、樹脂等制成的球形襯墊可填充到液晶層145中。但是，柱狀襯墊更適于精確調(diào)節(jié)單元間隙。此外，形成由聚酰亞胺樹脂等制成的配向膜143，以覆蓋公共電極(導電層142)的表面。在相對基板140中，與TFT基板100側(cè)類似，如果需要也可以在公共電極142上形成用于域調(diào)節(jié)的突起圖案。順便提及，在圖中所示的相對基板140中沒有設置濾光片。這是因為在本發(fā)明中，主要打算使用如下文描述的用于單色顯示的液晶面板以場序制彩色系統(tǒng)驅(qū)動的LCD。
此外，作為構成液晶面板150的液晶層145的液晶，采用適于高速響應的鐵電液晶。但是，當然液晶材料不限于上述實例。例如，可以適當采用扭曲向列(TN)模式、垂直排列(VA)模式、多域垂直排列(MVA)模式等液晶材料。
如上所述，在根據(jù)第一實施例(圖2和圖3)的液晶面板150(TFT基板100)的構成中，數(shù)據(jù)總線102沿垂直方向(平行Cs總線103的方向)近似在像素區(qū)域(像素電極104)的中部延伸。此外，不像像素區(qū)域(像素電極14)被作為邊界的數(shù)據(jù)總線12分離的現(xiàn)有技術(圖1)，像素區(qū)域(像素電極104)被作為邊界的Cs總線103分離。因此，不像現(xiàn)有技術，在設計數(shù)據(jù)總線102的接線寬度中，不需要考慮與像素電極的交疊和相鄰像素電極之間的距離。因此，可使數(shù)據(jù)總線102變窄。從而，增加孔徑比。
此外，在現(xiàn)有技術(圖1)中，由于數(shù)據(jù)總線與具有相對更大接線寬度的Cs總線13相交，因此接線電容明顯地形成在總線12和13相交處。同時，在本實施例中(圖2)，由于數(shù)據(jù)總線102平行于具有相對更大接線寬度的Cs總線103設置(即不相交)，因此接線電容幾乎不會形成在總線102和103之間。此外，由于可以使數(shù)據(jù)總線102更窄，因此可以使在數(shù)據(jù)總線102和像素電極104之間形成的接線電容以及在數(shù)據(jù)總線102和柵極總線101之間形成的接線電容相對更小。這使得可以顯著降低每個像素中數(shù)據(jù)總線102的總接線電容。因此，可以減少寫入各像素所需的時間，從而減少用于寫入所有像素的時間。這使得即使對于允許寫入像素的時間受到限制的場序制彩色系統(tǒng)的液晶面板中以及對于像素數(shù)很大的SVGA和XGA液晶面板，仍可以充分保證寫時間。
此外，由于數(shù)據(jù)總線102的接線電容減少，因此當數(shù)據(jù)信號在相關數(shù)據(jù)總線102上被傳遞時，相關數(shù)據(jù)總線102的起始點(屏幕上部)和末端點(屏幕底部)之間的時間常數(shù)上的差異減小。因此，在屏幕上部和下部之間的亮度差異難以出現(xiàn)，并且亮度不均衡的產(chǎn)生能得到抑制(改善亮度不均衡)。此外，由于數(shù)據(jù)總線102不用作像素區(qū)域(像素電極104)之間的邊界，因此可以有效抑制橫向干擾(cross talk)的出現(xiàn)。
(第二實施例)圖4以平面圖形式示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的有源矩陣液晶面板中TFT基板的構成。
根據(jù)第二實施例的TFT基板200的構成與根據(jù)上述第一實施例的TFT基板100(圖2)的構成不同之處在于TFT207的形狀不同，即，柵極總線201的那個部分(兩個位置)形成為，為每個像素區(qū)域(像素電極204)以梳形(comb-like)形狀被突起，并且該突起部分用作TFT207的柵極電極G。其他部件和操作或者功能與第一實施例的基本相同，并且因此不再描述。注意圖4中所示的部件201-211分別對應圖2中所示的部件101-111。
根據(jù)第二實施例的液晶面板(TFT基板200)基本上具有與上述第一實施例相同的構成，并且因此也具有類似于第一實施例中獲得的效果(孔徑比增加，寫時間減少，亮度均衡得到改善以及橫向干擾得到抑制)。
(第三實施例)圖5以平面圖形式示意性顯示根據(jù)本發(fā)明有源矩陣第三實施例的液晶面板中TFT基板的構成。
根據(jù)第三實施例的TFT基板300的構成與根據(jù)上述第一實施例的TFT基板100(圖2)不同之處在于以下方面將接線制為，使得兩條相鄰的水平線(柵極總線301a和301b)被同時驅(qū)動，并且連接至相應于這兩條相鄰水平線的兩個水平像素行的TFT307a和307b的開/關動作能被同時控制；將接線制為，使得一條或兩條數(shù)據(jù)總線302a和302b包含在每個像素區(qū)域中；類似于第二實施例(圖4)的情形，TFT307a和307b的形狀不同；以及對于每個像素，與Cs總線303一起各形成輔助電容Cs的半導體區(qū)域311a和311b的形狀不同。其他部件和操作或者功能與第一實施例的情形基本相同，并且因此不再描述。注意圖5中所示的部件301a和301b至311a和311b分別對應圖2中所示的部件101-111。
如圖5所示，沿水平方向在兩端處(左端和右端)分別設置的一個像素列，是僅包含一條沿垂直方向(平行Cs總線303的方向)設置的數(shù)據(jù)總線的像素列。在所示實例中，左端處的像素列包含一條數(shù)據(jù)總線302a，而其他每個像素列(除了在右端處的像素列)各包含兩條數(shù)據(jù)總線302a和302b。此外，每條數(shù)據(jù)總線302a和302b與通過相關(relative)的數(shù)據(jù)總線驅(qū)動的TFT307a或307b一起，被包含在相應的像素中。
此外，在每個包含兩條數(shù)據(jù)總線302a和302b的像素列中，提供給一條數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)被寫入到有關(concerned)像素中的像素電極304中，而提供給其他數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)被寫入到與該有關像素相鄰的其他像素中的像素電極304中。在所示實例中，從左側(cè)算起，提供給奇數(shù)編號的數(shù)據(jù)總線302a的數(shù)據(jù)，通過對應的像素中的TFT307a，被寫入到有關像素中的像素電極304。另一方面，從左側(cè)算起，提供給偶數(shù)編號的數(shù)據(jù)總線302b的數(shù)據(jù)，通過對應的像素中的TFT307b，被寫入到與該有關像素的左端相鄰的其他像素中的像素電極304。也就是說，與由奇數(shù)編號的柵極總線301a驅(qū)動的TFT307a相連接的每條數(shù)據(jù)總線302a，位于該有關像素中，而與由偶數(shù)編號的柵極總線301b驅(qū)動的TFT307b相連接的每條數(shù)據(jù)總線302b，位于該有關像素外側(cè)。數(shù)據(jù)總線301a和301b分別設置在Cs總線303的相對側(cè)，并將Cs總線303夾在中間。
除了在上述第一和第二實施例中獲得的效果(孔徑比增加，寫時間減少，亮度均衡改善以及橫向干擾得到抑制)之外，根據(jù)第三實施例的液晶面板(TFT基板300)的構成與如上文通過按順序驅(qū)動每個水平像素行來寫入數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的構成相比，可以使得用于寫入到所有像素的時間減少大約乘以1/2的因子。這是因為兩條相鄰的水平線(柵極總線301a和301b)被同時驅(qū)動，并且連接至相應的兩個水平像素行的TFT308a和308b被同時導通，因此可經(jīng)相關的TFT同時寫數(shù)據(jù)。換句話說，由于對于一幀的顯示數(shù)據(jù)(一屏)可以大約兩倍的速度顯示，從而清晰度也能夠近似翻倍。
(第四實施例)圖6是以平面圖的形式示意性顯示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的有源矩陣液晶面板中TFT基板的構成。
根據(jù)第四實施例的TFT基板400的構成與根據(jù)上述第三實施例的TFT基板300(圖5)不同之處在于以下方面將接線制為，使得兩條數(shù)據(jù)總線402a和402b包含在各個像素區(qū)域中；與Cs總線403一起構成輔助電容Cs的半導體區(qū)域411b的形狀不同。其他部件和操作或者功能與第三實施例的基本相同，并且因此不再描述。注意圖6中所示的部件401a和401b至411a和411b分別對應圖5中所示的部件301a和301b至311a和311b。
如圖6所示，在為各個像素沿垂直方向(平行于Cs總線303的方向)設置的兩條數(shù)據(jù)總線402a和402b中，右側(cè)的數(shù)據(jù)總線402a連接至由奇數(shù)編號的柵極總線401a驅(qū)動的TFT407a，而左側(cè)的數(shù)據(jù)總線402b連接至由偶數(shù)編號的柵極總線401b驅(qū)動的TFT407b。對于包含TFT407a的像素，輔助電容Cs被包含在相關像素的右端處；對于包含TFT407b的像素，輔助電容Cs被包含在相關像素的左端處。也就是說，輔助電容Cs分別反向設置在奇數(shù)編號列和偶數(shù)編號列中。但是，如果在柵極層(對應圖3中的導電層128)適當執(zhí)行接線修改，也可以將所有輔助電容Cs設置在同向。
根據(jù)第四實施例的TFT基板400的結構特征在于與上述第三實施例(圖5)的情形不同，所有的數(shù)據(jù)總線402a和402b，由相關數(shù)據(jù)總線驅(qū)動的TFT407a和407b，以及經(jīng)相關TFT被寫入數(shù)據(jù)的像素電極404，都設置在該有關的像素中。在第三實施例中，如果數(shù)據(jù)總線和TFT被設置在其他像素中，則發(fā)生橫向干擾的可能性會增加。但是，在第四實施例中，上述特征結構可減少發(fā)生橫向干擾的可能性。
順便提及，在上述第三和第四實施例(圖5和圖6)中，是以兩條相鄰的水平線(柵極總線)被同時驅(qū)動的情況作為實例來進行說明。但是，當然被同時驅(qū)動的水平線數(shù)不限于兩條。也可以同時驅(qū)動三條或更多的水平線。在這種情況下，用于寫入到所有像素的時間會進一步減少。
從平面上來看，根據(jù)上述第二至第四實施例的TFT基板200、300和400(圖4至圖6)與根據(jù)上述第一實施例的TFT基板100(圖2)的不同之處在于數(shù)據(jù)總線的接線布局(topology)、TFT的連接布局等。但是，由所包含的TFT基板200、300和400構成的各個液晶面板的剖面結構，基本上與根據(jù)第一實施例的液晶面板150(圖3)的剖面結構相同。因此，在以下說明中，“液晶面板150”也表示根據(jù)第二至第四實施例之中任意一個的液晶面板。
下面，描述根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器及其驅(qū)動方法。
圖7以方框圖的形式顯示了采用根據(jù)上述第三實施例(圖5)和第四實施例(圖6)任一個的液晶面板的液晶顯示器的構成。在圖7所示的實例中，示出采用根據(jù)第四實施例的液晶面板150(TFT基板400)的情況時的構成。
圖7所示的液晶顯示器170包括用于單色顯示的液晶面板150，其中沒有使用濾光片；控制單元160，用于為液晶面板150控制場序制驅(qū)動；柵極驅(qū)動器161和數(shù)據(jù)驅(qū)動器162，可操作地連接至液晶面板150；幀存儲器163，用于臨時存儲一幀的顯示數(shù)據(jù)(RGB圖像數(shù)據(jù)，以及如需要的話，黑信號數(shù)據(jù))；一對偏光板(polarizing plates)(未示出)，設置在液晶面板150的兩側(cè)上，并把液晶面板150夾在中間；以及背光單元164，設置在液晶面板150的后部，并把一個偏光板夾在它們之間。在本實施例中，每個控制單元160、柵極驅(qū)動器161、數(shù)據(jù)驅(qū)動器162以及幀存儲器163通過IC來實現(xiàn)，并且柵極驅(qū)動器161和數(shù)據(jù)驅(qū)動器162安裝在液晶面板150的外圍部分上。此外，盡管在圖7中沒有特別示出，但各個電路方框都適當供應有需要的電源電壓(例如18V的高壓、3.3V或者5V的低壓、或者地電壓)。
在液晶面板150的顯示部分，以矩陣形式排列大量的像素。一個像素包括串聯(lián)連接的兩個TFT407a或407b、液晶單元Lc以及與液晶單元Lc并聯(lián)連接的輔助電容Cs。液晶單元Lc包括像素電極404(圖6)、公共電極142(圖3)以及在這兩個電極之間的液晶層145。輔助電容Cs包括Cs總線403(圖6)、半導體區(qū)域411a或411b，以及二者之問的絕緣膜125和127(圖3)。此外，沿水平方向排列的各個像素行的TFT407a或407b的柵極連接至相同的柵極總線401a或者401b，沿垂直方向排列的各個像素列的TFT407a或407b的漏極連接至相同的數(shù)據(jù)總線402a或者402b，并且TFT407a和407b的源極連接至液晶單元Lc和輔助電容Cs。
控制單元160產(chǎn)生執(zhí)行場序制驅(qū)動所必要的定時信號C1、C2、RS、GS和BS，以及基于來自如計算機等外部裝置(未示出)所提供的顯示信號(R、G和B顏色信號)和定時信號(水平同步信號Hsync和垂直同步信號Vsync)所產(chǎn)生的一個幀的顯示信號FD。所產(chǎn)生的顯示信號FD被提供給幀存儲器163，定時信號C1和C2分別被提供給柵極驅(qū)動器161和數(shù)據(jù)驅(qū)動器162，以及定時信號RS、GS和BS被提供給背光單元164。
柵極驅(qū)動器161響應從控制單元160提供的定時信號C1，在每個垂直同步周期的起始時間被初始化，并且以與一個水平同步周期同步的定時，按順序輸出掃描信號到液晶面板150的兩條相鄰水平線(柵極總線401a和401b)組。也就是說，在這兩條水平線組中，液晶面板150的柵極總線被柵極驅(qū)動器161按順序帶入數(shù)據(jù)能被寫入的狀態(tài)(選定狀態(tài))。
基于對于一個幀的從控制單元160被加載到幀存儲器163中的顯示信號FD以及由控制單元160提供的定時信號C2，數(shù)據(jù)驅(qū)動器162為依由柵極驅(qū)動器161依次選定的兩條水平線組依次產(chǎn)生顯示數(shù)據(jù)，并將所產(chǎn)生的顯示數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)總線401a和402b。這時，對于R、G和B顏色信號，按時序執(zhí)行顯示數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和輸出。
此外，在本發(fā)明提出的場序制驅(qū)動系統(tǒng)中，對于將要寫入到像素中的每個顏色R、G和B，需要通過時分法來劃分數(shù)據(jù)，并且R、G和B光源按時序與寫同步導通。因此，需要專門的光源。在圖7所示的實施例中，設置邊發(fā)光型(edge light type)發(fā)光二極管(LED)的背光單元164作為光源。在這種類型中，用作一般的邊發(fā)光型的背光光源的冷陰極熒光燈(CCFL)由LED陣列取代。例如，由透明樹脂制成的薄的導光板(optical waveguide)(未示出)，其具有與液晶面板150的后部相同的大小并且其下側(cè)為錐形，被放置在液晶面板150的后部；每組包括R、G和B的LED的多個組則排列在導光板的邊緣部分(上、下或左、右端)；以及對于每個顏色R、G和B，從與數(shù)據(jù)寫定時(即從控制單元160提供的定時信號RS、GS和BS)同步的各個LED發(fā)出的各R、G和B的顏色光，被導光板的下側(cè)(錐形表面)反射，并且通過擴散膜等(未示出)從液晶面板150的后部被進一步應用。在這種情況下，對于各種顏色R、G和B，構成各個組的LED一般包括一個。但是，考慮G的亮度相對較低，例如，可將對于R和B各為一個LED而對于G為兩個LED的設置相結合。
在本實施例中，采用LED邊發(fā)光型(edge-lit)結構作為背光單元164的結構。但是，除此之外，例如，可以采用LED面發(fā)光型(area-lit)結構。在這種類型中，每組包括R、G和B的LED的多個組，二維地排列在液晶面板150的后部上，并具有夾在它們之間的擴散膜等(未示出)，并且與以上類似，對于各種顏色，從與數(shù)據(jù)寫定時同步的各個LED發(fā)射的各個R、G和B的顏色光，通過擴散膜等直接從液晶面板150的后部被應用。
如上所述，在場序制驅(qū)動系統(tǒng)中，通過在同一像素中按時間順序顯示RGB三種主要顏色的圖像來實現(xiàn)全彩顯示。可以想得到的操作模式包括對于R、G和B三屏幕的數(shù)據(jù)被寫入到一個幀中的驅(qū)動方法；通過在R、G和B顏色信號之間各寫入一次黑信號，來將總共六屏幕的數(shù)據(jù)寫入到一個幀中的驅(qū)動方法；通過在R、G和B顏色信號及黑信號的顏色信號之問寫入兩次這些顏色信號，來將總共12屏幕的數(shù)據(jù)寫入的驅(qū)動方法等。
在根據(jù)本實施例的場序制驅(qū)動中，首先，對于一個幀的RGB圖像數(shù)據(jù)(以及顏色之間的黑信號數(shù)據(jù))被加載到幀存儲器163中。接下來，隨著通過控制背光單元164的LED應用來自液晶面板150的后部的任意光(例如紅(R)光)的定時，掃描信號被同時從柵極驅(qū)動器161輸出到液晶面板150中的兩條相鄰的水平線(柵極總線401a和401b)，并且數(shù)據(jù)驅(qū)動器162從幀存儲器163讀取相應于這兩條水平線的顯示數(shù)據(jù)，由此將顯示數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)總線402a和402b。此時，相應于選定的這兩條水平線(柵極總線401a和401b)的像素行的TFT407a和407b導通，經(jīng)相關的TFT，顯示數(shù)據(jù)被寫入到相應的輔助電容Cs，并且蓋被寫入的數(shù)據(jù)一直保持，直到下個數(shù)據(jù)被寫入。
如上所述，在數(shù)據(jù)(在這種情況下為一個場的R數(shù)據(jù))已經(jīng)被寫入到構成一個幀的所有像素中之后，控制背光單元164切換光源(LED)的顏色為綠色(G)或者藍色(B)，并進行與以上類似的操作，由此將所有顏色的數(shù)據(jù)寫入到所有像素中。所寫的顯示數(shù)據(jù)的電壓被施加至液晶單元Lc的兩端(施加至像素電極和相對電極之間)。這改變了液晶單元Lc中液晶分子的取向，并且液晶單元Lc的光透射率也相應地改變，因此顯示出所需的圖像。
順便提及，在圖7的實例所示的液晶顯示器170的構成中，數(shù)據(jù)驅(qū)動器162位于屏幕(液晶面板150)的一側(cè)(上側(cè))。但是，在將要被驅(qū)動的水平線數(shù)較大的情況下，將要驅(qū)動的數(shù)據(jù)可放置在屏幕的上方和下方，并把屏幕夾在中間。在這種情況下，例如，位于上側(cè)的數(shù)據(jù)驅(qū)動器可驅(qū)動奇數(shù)編號的數(shù)據(jù)總線，而位于下側(cè)上的數(shù)據(jù)驅(qū)動器可驅(qū)動偶數(shù)編號的數(shù)據(jù)總線。
權利要求
1.一種液晶面板，其特征在于包括多條柵極總線，沿第一方向延伸；多條數(shù)據(jù)總線，沿與該第一方向相交的第二方向延伸；開關元件，為每個像素設置，該開關元件使用相應的柵極總線的一部分作為柵極電極，并且電連接至相應的數(shù)據(jù)總線；像素電極，為每個像素設置，并電連接至相應的開關元件；相對電極，以液晶被夾在該相對電極和該像素電極之間的方式放置；以及多條輔助電容總線，沿該第二方向延伸，并且每條輔助電容總線與該像素電極一起形成用于每個像素的輔助電容，其中，具有方形形狀的像素區(qū)域由各條輔助電容總線作為邊界來限定。
2.根據(jù)權利要求1所述的液晶面板，其中，該多條數(shù)據(jù)總線被設置為，對應于沿該第二方向放置的每個像素行的區(qū)域中包含一條數(shù)據(jù)總線。
3.根據(jù)權利要求1所述的液晶面板，其中，該多條數(shù)據(jù)總線被設置為，在沿該第二方向放置的各個像素行之中，位于兩端的每一端處的一行的區(qū)域中包含一條數(shù)據(jù)總線，而其他像素行的每一行中包含兩條數(shù)據(jù)總線。
4.根據(jù)權利要求3所述的液晶面板，其中，在包含該兩條數(shù)據(jù)總線的每個像素行中，一條數(shù)據(jù)總線經(jīng)在相關像素行的有關像素中的開關元件，連接至有關像素中的像素電極，而另一條數(shù)據(jù)總線經(jīng)在該相關像素行的有關的其他像素中的開關元件，連接至另一像素中的像素電極，該另一像素在該第一方向與該有關的其他像素相鄰。
5.根據(jù)權利要求1所述的液晶面板，其中，該多條數(shù)據(jù)總線被設置為，對應于沿該第二方向放置的每個像素行的區(qū)域中包含兩條數(shù)據(jù)總線。
6.根據(jù)權利要求5所述的液晶面板，其中，在包含該兩條數(shù)據(jù)總線的每個像素行中，一條數(shù)據(jù)總線經(jīng)在相關像素行的有關像素中的開關元件，連接至有關像素中的像素電極，而另一條數(shù)據(jù)總線經(jīng)在該相關像素行的有關的其他像素中的開關元件，連接至該有關的其他像素中的像素電極。
7.根據(jù)權利要求1所述的液晶面板，其中，部分地構成該開關元件的柵極電極包括由該相應的柵極總線的突起部分形成為梳形形狀的部分。
8.根據(jù)權利要求1所述的液晶面板，其中，該液晶為鐵電液晶。
9.一種液晶顯示器，其特征在于包括根據(jù)權利要求1所述的液晶面板；柵極驅(qū)動器，用于驅(qū)動該多條柵極總線；數(shù)據(jù)驅(qū)動器，用于驅(qū)動該多條數(shù)據(jù)總線；以及控制單元，顯示信號和定時信號被輸入到該控制單元中，并且該控制單元控制該柵極驅(qū)動器和該數(shù)據(jù)驅(qū)動器，其中，該多條柵極總線中的兩條或更多條的柵極總線被在該控制單元控制之下的該柵極驅(qū)動器同時驅(qū)動，以及該多條數(shù)據(jù)總線被在該控制單元控制之下的該數(shù)據(jù)驅(qū)動器同時驅(qū)動，并且該顯示數(shù)據(jù)被同時寫入到對應于被該柵極驅(qū)動器同時驅(qū)動的該柵極總線的多個像素行中。
10.根據(jù)權利要求9所述的液晶顯示器，進一步包括背光單元，該背光單元包括用于多種顏色的每種顏色的光源，并且應用在該控制單元的控制之下從該液晶面板的后部打開的該光源的光，其中，對于每種顏色通過時分法劃分顯示數(shù)據(jù)，并且該顯示數(shù)據(jù)被寫入到對應于在該控制單元的控制之下由該柵極驅(qū)動器和該數(shù)據(jù)驅(qū)動器同時驅(qū)動的該柵極總線的多個像素行中，并且與顯示數(shù)據(jù)的寫入同步，該背光單元按時間順序?qū)ㄓ糜谠摱喾N顏色的該各個光源。
11.根據(jù)權利要求10所述的液晶顯示器，還包括存儲器，其臨時存儲用于從該控制單元提供的一個幀的顯示數(shù)據(jù)，其中，在該控制單元的控制之下，該數(shù)據(jù)驅(qū)動器從該存儲器讀取要被寫入到對應于被該柵極驅(qū)動器同時驅(qū)動的該柵極總線的該多個像素行中的顯示數(shù)據(jù)，并將所讀取的顯示數(shù)據(jù)輸出到該多條數(shù)據(jù)總線。
12.根據(jù)權利要求10所述的液晶顯示器，其中，部分地構成該背光單元的用于各種顏色的光源為發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶面板和液晶顯示器，其中，在部分地構成液晶面板的TFT基板中，柵極總線和數(shù)據(jù)總線沿相互垂直的方向設置，以及開關元件(TFT)被設置在這些總線的各交點附近。此外，與像素電極一起構成輔助電容(Cs)的Cs總線沿平行于數(shù)據(jù)總線的方向設置，對于每個像素設置各個像素電極。柵極總線、數(shù)據(jù)總線和Cs總線分別以等接線間隔設置，并且每個具有方形形狀的像素區(qū)域是通過Cs總線作為邊界來限定的。利用本發(fā)明，能增加孔徑比并且減少用于寫入所有像素的時間。
文檔編號G02F1/136GK1755440SQ20051005250
公開日2006年4月5日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權日2004年9月29日
發(fā)明者大橋范之, 岡崎晉 申請人:夏普株式會社