液晶显示装置的制作方法

专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种液晶显示装置(liquid crystal display),且特别 是有关于——禾中多域垂直酉己向式(multi—domain vertically alignment, MVA) 液晶显示装置。
背景技术：
针对多媒体社会的急速进步，多半受惠于半导体元件或显示装置的飞跃 性进步。就显示装置而言，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无 辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示装置(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。
目前，市场对于液晶显示装置的性能要求是朝向高对比(high contrast ratio)、 无灰阶反车专(no gray scale inversion)、 色偏小(little color shift)、亮度高(high luminance)、高色彩丰富度、高色饱和度、快速反应 与广视角等特性。目前能够达成广视角要求的技术包括了扭转向列型 (twisted nematic， TN)液晶加上广视角膜(wide viewing film)、共平面切 换式(in-plane switching, IPS)液晶显示装置、边际场切换式(fringe field switching)液晶显示装置与多域垂直配向式薄膜晶体管液晶显示装置等。
对于现有的多域垂直配向式液晶显示装置而言，由于配置于彩色滤光基 板或薄膜晶体管阵列基板上的配向凸起物(alignment protrusion)或狭缝 (slit)可以使得液晶分子呈多方向排列，得到数个不同的配向领域(domain), 因此多域垂直配向式液晶显示装置能够达成广视角的要求。尽管如此，多域 垂直配向式液晶显示装置的穿透率对灰阶的曲线(transmittance-level curve)还是会随着视角改变而有不同的曲率。换言之，当视角改变时，多域 垂直配向式液晶显示装置所显示出的亮度会产生变化，进而导致色偏与色饱 和度不足等现象。目前，已有人提出下述结构以解决色偏与色饱和度不足的
问题。
图1为一种现有的像素单元的电路图。请参照图1，这种现有的像素单
元100是由对应的扫瞄配线110与数据配线120所控制。具体而言，主动元 件130是与扫瞄配线110及数据配线120电性连接，液晶电容dx10的电极 与主动元件130电性连接，而液晶电容Cie20的电极是通过电容器160与主 动元件130电性连接。借由这样的设计，当一特定驱动电压经由数据配线120 输入像素单元100时，液晶电容CIX10的上下电极间的电压差会较液晶电容 C'.c20的上下电极间的电压差为大，因而施加在液晶电容C,xlO所对应的液晶 分子的有效电压会大于施加在液晶电容(^20所对应的液晶分子的有效电压。 亦即是，液晶电容C,elO与dx20所对应的液晶分子的倾角不同，因此随视角 变化时，亮度变化可因两个区域相互补偿而縮小。
然而，由于液晶电容dx20的电极是通过电容器160与主动元件130电 性连接，因此电压要写入液晶电容CJO的电极时会有严重的迟滞现象，而 造成画面迟滞的缺点。此外，液晶电容ClE20的电极所得的电压会远小于液 晶电容dx10的电极所得的电压，这也使得画面可能产生失真的现象。

发明内容
本发明的目的是在于提供一种液晶显示装置，适于解决色偏与色饱和度 不足的问题，并可避免画面产生迟滞或失真。
本发明提出一种液晶显示装置，包括一主动元件阵列基板、 一对向基板 与一液晶层。主动元件阵列基板具有多条扫瞄配线、多条数据配线与多个像 素单元。每个像素单元包括一第一主动元件、 一第二主动元件、 一第一像素 电极、 一第二像素电极、 一第三主动元件与一电容器。第一及第二主动元件 与像素单元所对应的扫瞄配线与数据配线电性连接，而第三主动元件适于借 由下一条扫瞄配线开启及关闭。第一及第二像素电极分别与第一及第二主动 元件电性连接。电容器的两端分别与第二及第三主动元件电性连接。对向基 板设置于主动元件阵列基板的对向，而液晶层配置于主动元件阵列基板与对 向基板之间。
在此液晶显示装置中，每个像素单元上的液晶层划分为一第一领域组 (domain set)与一第二领域组，第一像素电极的位置对应至第一领域组的位 置，第二像素电极的位置对应至第二领域组的位置，且提供至第一领域组与 第二领域组上的液晶层的有效电压互异。此外，每个第一领域组与每个第二 领域组例如包括所有种类的领域。
在此液晶显示装置中，第一主动元件、第二主动元件与第三主动元件为 薄膜晶体管。
在此液晶显示装置中，每个第一像素电极具有多个第一配向构件。第一 配向构件可为狭缝，例如为无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝。或者，第一配 向构件为配向突起物。
在此液晶显示装置中，每个第二像素电极具有多个第二配向构件。第二 配向构件可为狭缝，例如为无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝。或者，第二配 向构件为配向突起物。
在此液晶显示装置中，对向基板具有面向主动元件阵列基板的一共用电 极层。共用电极层例如具有多个第三配向构件。第三配向构件可为狭缝，例 如为无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝。或者，第三配向构件为配向突起物。
本发明再提出一种液晶显示装置，包括一主动元件阵列基板、 一对向基 板与一液晶层。主动元件阵列基板具有一第一及第二扫描配线、 一数据配线、 一第一及第二薄膜晶体管、 一第三薄膜晶体管、 一第一像素电极、 一第二像 素电极以及一电容器。数据配线与第一及第二扫描线相交。第一及第二薄膜 晶体管与第一扫描线以及数据配线电性连接，而第三薄膜晶体管与第二扫描 线以及数据配线电性连接。第一像素电极与第一薄膜晶体管电性连接，而第 二像素电极与第二薄膜晶体管电性连接。电容器的两端分别与第二薄膜晶体 管及第三薄膜晶体管电性连接。对向基板设置于主动元件阵列基板的对向， 且对向基板具有一共用电极。液晶层配置于主动元件阵列基板与对向基板之 间。
在此液晶显示装置中，第三薄膜晶体管包括 一 栅极电极(gate electrode)、 一源极电极( source electrode)以及 一 漏极电极(drain electrode)。栅极电极与第二扫描配线电性连接。源极电极与数据配线电性 连接。漏极电极与第二像素电极部分重迭(partially overlap)。
在此液晶显示装置中，主动元件阵列基板还具有一第一及第二配向构 件，分别设置在第一及第二像素电极上，使液晶层划分为一第一领域组与一 第二领域组，且第一领域组与第二领域组上的液晶层所感受到的有效电压互 异。其中，第一领域组与第二领域组例如分别包括所有种类的领域。另外，
第一及第二配向构件可为狭缝，例如无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝。或者， 第 一 及第二配向构件可为配向突起物。
在此液晶显示装置中，共用电极层具有一第三配向构件。其中，第三配 向构件可为狭缝，例如无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝。或者，第三配向构 件可为配向突起物。
综上所述，在本发明的液晶显示装置中，由于第三主动元件在被下一条 扫瞄配线开启时，会通过电容器而影响写入第二像素电极的电压的大小，因 此使得第一及第二像素电极上的有效电压不同。如此一来，对应第一及第二 像素电极的液晶分子的倾角将不同，故可解决色偏与色饱和度不足的问题。
同时，由于第一及第二像素电极皆非浮置(floated)电极，故可避免画面产生
迟滞或失真。


为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。 图1为一种现有的像素单元的电路图。
图2为本发明液晶显示装置的一实施例的单一像素区的剖面示意图。 图3为本发明液晶显示装置的一实施例的一个像素区及其上下相邻半个 像素区的电路图。
图4为本发明液晶显示装置的一实施例的主动元件阵列基板的局部区域 的像素布置图。
图5A与图5B分别为图4中沿A-A'线及B-B'线的剖面图。 图6为本发明液晶显示装置的一实施例中，输入数据配线与扫瞄配线的 信号以及第一与第二像素电极所获得的电压的波形图。
图7为本发明一实施例中第一像素电极的局部俯视图。
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图中主要元件符号说明如下-
100:像素单元
110:扫瞄配线
120:数据配线
130:主动元件
160:电容器
CIC10、 Cu20:液晶电容
200:液晶显示装置
210:主动元件阵列基板
212、 214:数据配线 216、 218:扫瞄配线 220:对向基板 222:共用电极层 230:液晶层 D10:第一领域组 D20:第二领域组 P10:像素单元
TFTIO、 TFT20、 TFT30:主动元件 PEIO、 PE20:第一像素电极
CL10:共用配线 C10:电容器 VI、 V2:电压 tl t6:时间 S10:配向构件
具体实施例方式
图2为本发明液晶显示装置的一实施例的单一像素区的剖面示意图。 请参照图2，本发明的液晶显示装置200包括一主动元件阵列基板210、 --对向基板220以及一液晶层230。对向基板220上例如具有面向主动元件
阵列基板210的一个共用电极层222。对向基板220可以是彩色滤光基板， 或者彩色滤光膜(未绘示)也可形成于主动元件阵列基板210上。液晶层230 配置于主动元件阵列基板210与对向基板220之间。其中，每个像素单元P10 上的液晶层230可划分为一第一领域组D10与一第二领域组D20。此外，在 每个第一领域组D10与每个第二领域组D20中皆包含有多个领域，通常为四 个不同液晶配向的领域。稍后将举例说明如何使各领域组皆包含有多个领域。 图3为本发明一实施例的液晶显示装置的一个像素区及其上下相邻半个 像素区的电路图，图4为本发明一实施例的液晶显示装置的主动元件阵列基 板的局部区域的像素布置图，而图5A与图5B分别为图4中沿A-A'线及B-B'
线的剖面图。
请参照图3与图4，主动元件阵列基板210具有多条数据配线(图3中仅 绘示212与214)、多条扫瞄配线(图3中仅绘示216与218)与多个像素单元 PIO。每个像素单元包括一第一主动元件TFTIO、 一第二主动元件TFT20、 一 第三主动元件TFT30、 一第一像素电极PEIO、 一第二像素电极PE20与一电容 器CIO。上述的第一主动元件TFTIO、 一第二主动元件TFT20与一第三主动元 件TFT30例如是薄膜晶体管或其他三端点主动元件。第一及第二主动元件 TFT10及TFT20与像素单元P10所对应的扫瞄配线216与数据配线212电性 连接，而第三主动元件TFT30则与下一条扫瞄配线218电性连接并借由扫瞄 配线218开启及关闭。第一像素电极PE]O与第一主动元件TFT10电性连接， 而第二像素电极PE20与第二主动元件TFT20电性连接。电容器C10的两端分 别与第二及第三主动元件TFT20及TFT30电性连接。另外，主动元件阵列基 板210上还可设计有共用配线CL10 (绘示于图4)，以与第一及第二像素电 极PE10与PE20耦合为像素储存电容。
更详细地说，第一及第二主动元件TFT10及TFT20的栅极与扫瞄配线216 电性连接，第一及第二主动元件TFT10及TFT20的源极与数据配线212电性 连接，第一主动元件TFTIO的漏极与第一像素电极PE10电性连接，而第二主 动元件TFT20的漏极与第二像素电极PE20电性连接。第三主动元件TFT30 的栅极与扫瞄配线218电性连接，第三主动元件TFT30的源极与数据配线212 电性连接，而第三主动元件TFT30的漏极与电容器C10的一端电性连接。电 容器C10的另一端则与第二主动元件TFT20的漏极电性连接。第一像素电极 PE10的位置对应第一领域组D10的位置，第二像素电极PE20的位置对应至 第二领域组D20的位置。
由图5A可得知，如上述，第二主动元件TFT20的栅极即是由扫瞄配线 216的一部份所构成，第二主动元件TFT20的源极与数据配线212电性连接， 而第二主动元件TFT20的漏极与第二像素电极PE20电性连接。由图5B可得 知，如上述，第三主动元件TFT30的栅极即是由扫瞄配线218的一部份所构 成，而第三主动元件TFT30的源极与数据配线212电性连接。第三主动元件 TFT30的漏极延伸至第二像素电极PE20下方的部分就是做为电容器C10的一 个电极。电容器C10的另一个电极则是第二像素电极PE20的局部区域。其中， 第二像素电极PE20又与第二主动元件TFT20的漏极电性连接。
图6为本发明一实施例的液晶显示装置中输入数据配线与扫瞄配线的信 号以及第一与第二像素电极所获得的电压的波形图。请参照图6，在如图3 与图4的架构中，于时间tl与t4，扫瞄配线216接收到一扫瞄信号n，进而 开启第一主动元件TFT10与第二主动元件TFT20。此时，数据配线212所接 收到的数据信号会经由第一及第二主动元件TFT10及TFT20而分别提供给第 一及第二像素电极PE10及PE20，其中第二像素电极PE10及PE20分别获得 电压V1与V2。此时，亦即图6中的时间tl，电压V1与V2是相同的。在时 间t2与t5时，扫瞄信号n已通过第一及第二主动元件TFT10及TFT20，电 压VI与V2会同时因扫瞄配线216的电压降而微幅下降。
然而，若采用反转(inversion)驱动方式，在下一条扫瞄配线218接收 到一扫瞄信号n+l而开启第三主动元件TFT30时，由于数据配线212提供给 第三主动元件TFT30的电压的极性与电压V2不同，因此借由电容器C10的作 用会导致电压V2降低(如图6中的时间t3)或上升(如图6中的时间t6)。 此时，由于第一主动元件TFT10是处于关闭的状态，因此电压V1将不会有任 何改变，使得电压VI异于电压V2。
即使是使用其他驱动方式，在下一条扫瞄配线218驱动第三主动元件 TFT30而将其开启时，若数据配线212提供给第三主动元件TFT30的电压高 于电压V2，则借由电容器C10的作用仍会导致电压V2升高。反之，若数据
配线212提供给第三主动元件TFT30的电压低于电压V2，则借由电容器C10 的作用会导致电压V2降低。同样，由于第一主动元件TFT10是处于关闭的状 态，因此电压V1将不会有任何改变，使得电压V1异于电压V2。换言之，只 要液晶显示装置具有如图3的架构，不论是采用何种驱动方式，都可借由电 容器C10的作用而使得电压VI异于电压V2。
借此，第一领域组D10与第二领域组D20上的液晶层230的倾角将不同， 故随视角变化时，亮度变化可因第一领域组D10与第二领域组D20的相互补 偿而縮小。而且，由于第一及第二像素电极PE10及PE20都不是浮置电极， 故可避免画面产生迟滞或失真。
以下，将参考图7说明本发明一实施例中第一像素电极的局部俯视图。 在本发明一实施例中，每个第一像素电极PE10具有多个配向构件SIO。其中， 配向构件S10例如是狭缝。具体而言，配向构件S10例如是锯齿状边缘的狭 缝，如图7所示。当然，配向构件S10也可以是无锯齿边缘狭缝或配向突起 物，在图7中未绘示。这些配向构件SIO的作用都在使附近的电场产生变化， 以使液晶分子能呈多域排列。当然，本发明中第二像素电极及/或共用电极层 上也可设计有配向构件，例如狭缝(如无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝等)或 配向突起物，以使液晶分子能呈多域排列。
综上所述，在本发明的液晶显示装置中，每个像素区是由两个主动元件 控制两个像素电极，而第三个主动元件则通过一电容与前述其中一个主动元 件电性连接。当第三个主动元件被下一条扫瞄配线开启时，会通过电容器而 影响写入与电容器相连的像素电极的电压的大小，因此可使两个像素电极上 的有效电压不同。借此，在一个像素区内对应两个像素电极的液晶分子的倾 角将有所差异，因此在互相补偿后将可解决色偏与色饱和度不足的问题。同 时，由于两个像素电极皆非浮置电极，不会因为电容的影响而造成画面产生 迟滞或失真的缺点。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与 润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书范围所界定的为准。
权利要求
1. 一种液晶显示装置，其特征在于，包括一主动元件阵列基板，具有多条扫瞄配线、多条数据配线与多个像素单元，其中每一所述像素单元包括一第一主动元件；一第二主动元件；一第一像素电极，与所述第一主动元件电性连接；一第二像素电极，与所述第二主动元件电性连接；一第三主动元件，其中所述第一主动元件及所述第二主动元件与所述像素单元所对应的所述扫瞄配线与所述数据配线电性连接，而所述第三主动元件适于借由下一条扫瞄配线开启及关闭；以及一电容器，所述电容器的两端分别与所述第二主动元件及所述第三主动元件电性连接；一对向基板，设置于所述主动元件阵列基板的对向；以及一液晶层，配置于所述主动元件阵列基板与所述对向基板之间。
2. 如权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于，每一所述像素单元 上的所述液晶层划分为一第一领域组与一第二领域组，所述第一像素电极的 位置对应至所述第一领域组的位置，所述第二像素电极的位置对应至所述第 二领域组的位置，且提供至所述第一领域组与所述第二领域组上的所述液晶 层的有效电压互异。
3. 如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，每一所述第一领域 组与每一所述第二领域组包括所有种类的领域。
4. 如权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于，每一所述第一像素 电极具有多个第一配向构件，且所述第一配向构件为无锯齿边缘狭缝或锯齿 边缘狭缝。
5. 如权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于，每一所述第一像素 电极具有多个第一配向构件，且所述第一配向构件为配向突起物。
6. 如权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于，每一所述第二像素 电极具有多个第二配向构件，且所述第二配向构件为无锯齿边缘狭缝或锯齿 边缘狭缝。
7. 如权利要求l所述的液晶显示装置，其特征在于，每一所述第二像素 电极具有多个第二配向构件，且所述第二配向构件为配向突起物。
8. 如权利要求i所述的液晶显示装置，其特征在于，所述对向基板具有面向所述主动元件阵列基板的一共用电极层，且所述共用电极层具有多个第 三配向构件。
9. 如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第三配向构件 为无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝。
10. 如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第三配向构 件为配向突起物。
11. 一种液晶显示装置，其特征在于，包括一主动元件阵列基板，具有一第一及第二扫描配线；一数据配线，与所述第一及第二扫描线相交；一第一及第二薄膜晶体管，与所述第一扫描线以及所述数据配线 电性连接；一第三薄膜晶体管，与所述第二扫描线以及所述数据配线电性连接；一第一像素电极，与所述第一薄膜晶体管电性连接； 一第二像素电极，与所述第二薄膜晶体管电性连接； 一电容器，该电容器的两端分别与所述第二薄膜晶体管及所述第 三薄膜晶体管电性连接； 一对向基板，设置于所述主动元件阵列基板的对向，所述对向基板具有 一共用电极；以及一液晶层，配置于所述主动元件阵列基板与所述对向基板之间。
12. 如权利要求ll所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第三薄膜晶 体管包括 一栅极电极与所述第二扫描配线电性连接； 一源极电极与所述数 据配线电性连接；以及一漏极电极与所述第二像素电极部分重迭。
13. 如权利要求ll所述的液晶显示装置，其特征在于，所述主动元件阵 列基板更具有一第一及第二配向构件，分别设置在所述第一及第二像素电极 上，使所述液晶层划分为一第一领域组与一第二领域组，且所述第一领域组 与所述第二领域组上的所述液晶层所感受到的有效电压互异。
14. 如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一领域组 与所述第二领域组包括所有种类的领域。
15. 如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一及第二 配向构件为无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝。
16. 如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一及第二 配向构件为配向突起物。
17. 如权利要求ll所述的液晶显示装置，其特征在于，所述共用电极层 具有一第三配向构件。
18. 如权利要求17所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第三配向构 件为无锯齿边缘狭缝或锯齿边缘狭缝。
19. 如权利要求17所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第三配向构 件为配向突起物。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示装置，包括一主动元件阵列基板、一对向基板与一液晶层。主动元件阵列基板具有多条扫瞄配线、多条数据配线与多个像素单元。每个像素单元包括一第一主动元件、一第二主动元件、一第一像素电极、一第二像素电极、一第三主动元件与一电容器。第一及第二主动元件与像素单元所对应的扫瞄配线与数据配线电性连接，而第三主动元件适于借由下一条扫瞄配线开启及关闭。第一及第二像素电极分别与第一及第二主动元件电性连接。电容器的两端分别与第二及第三主动元件电性连接。液晶层配置于主动元件阵列基板与对向基板之间。可解决色偏与色饱和度不足和避免画面产生迟滞或失真的问题。
文档编号G02F1/133GK101377597SQ20071014726
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者许哲铭, 谢志勇 申请人:奇美电子股份有限公司