CN100389356C - 四色液晶显示器及用于该液晶显示器的面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液晶显示器及用于该液晶显示器的面板。在下部基片上形成薄膜晶体管，并在该薄膜晶体管上形成红色、绿色、蓝色、以及透明滤色器。在这些滤色器上形成有机绝缘层，并在该有机绝缘层上形成像素电极。在面对该下部基片的上部基片上形成黑阵和共同电极。

Description

四色液晶显示器及用于该液晶显示器的面板

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器及用于该液晶显示器的面板。更具体地说，涉及一种四色液晶显示器。

背景技术

通常，液晶显示器(LCD)包括具有像素电极和共同电极等产生电场的两种产生电场电极的两个面板和介于其间的具有介电各向异性的液晶层。若两个电极之间电压差发生变化，则两个电极产生的电场强度也发生变化，随之通过液晶层的光透射比发生变化，因此通过调节两个电极之间的电压差就可以获得所需的图像。

这种液晶显示器具有像素电极和包括红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)滤色器的多个像素。每个像素通过显示信号线施加的信号驱动并进行显示操作。显示信号有用于传送扫描信号的栅极线(或扫描信号线)、以及用于传送数据信号的数据线。每个像素具有连接在一个栅极线及一个数据线的薄膜晶体管(TFT)，以控制传送给像素电极的数据信号。

以红色、绿色、蓝色(RGB)三色为基础显示一个点的普通显示器存在光的效率下降的问题。具体地讲，用于相应RGB像素的滤色器只透射入射在其上的光的1/3左右，因此，其整体光的效率会下降。

另外，液晶显示器一般通过组装包括滤色器及共同电极的一个面板和包括像素电极和薄膜晶体管的另一面板并向两个面板之间注入液晶制成。在组装两个面板时，将滤色器和像素电极相互对齐，从而需要预定的对准边缘。因此，考虑到对准边缘需要将用于阻挡像素之间光泄漏的黑阵加宽，从而减少了纵横比。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高光效率的液晶显示器。

本发明的另一目的是提高液晶显示器的纵横比(aperture ratio)。

本发明提供一种液晶显示器，其既包括红、绿、和蓝像素又包括白色像素。该液晶显示器既包括多个薄膜晶体管又包括多个滤色器。

本发明提供一种薄膜晶体管阵列面板，其包括：绝缘基片；多个薄膜晶体管，形成在基片上；多个三原色滤色器，形成在基片上；多个第一像素电极，形成在滤色器上且与薄膜晶体管相连接；以及多个第二像素电极，形成在基片上且与薄膜晶体管相连接；其中第二像素电极不与滤色器重叠。

该面板可以进一步包括有机绝缘层，该有机绝缘层包括设置在滤色器和第一像素电极之间的多个第一部分和设置在第二像素电极下部且具有比第一部分大的厚度的多个第二部分。

可选地，该面板可以进一步包括设置在第二像素电极下部的多个透明滤色器，该透明滤色器可以由透明感光材料或丙烯酸类(acrylic)材料组成。

该面板可以进一步包括无机绝缘层，该无机绝缘层设置在滤色器和薄膜晶体管之间或设置在有机绝缘层和薄膜晶体管之间。

该三原色可以包括红色、绿色、及蓝色，而第一像素电极包括分别位于红色、绿色、及蓝色滤色器下面的第三、第四、及第五像素电极。

根据本发明一实施例，第一及第二像素电极沿着一个方向顺次排列。

根据本发明另一实施例，第一及第二像素电极以多个2×3矩阵排列，每个2×3矩阵包括顺次排列的第三、第五、及第四像素电极组成的第一行和顺次排列的第四、第二、及第三像素电极组成的第二行。

根据本发明另一实施例，第一及第二像素电极以多个2×2矩阵排列，每个2×2矩阵包括顺次排列的第三及第四像素电极组成的第一行和顺次排列的第五及第二像素电极组成的第二行。

提供一种液晶显示器，其包括第一基片；多条栅极线，形成在第一基片上；栅极绝缘层，形成在栅极线上；半导体层，形成在栅极绝缘层上；欧姆接触层，形成在半导体层上；多条数据线，形成在绝缘层上且与栅极线交叉以限定多个像素区域；第一保护层，形成在数据布线上；多个红色、绿色、及蓝色滤色器，形成在第一保护层上；第二保护层，形成在红色、绿色、蓝色、及透明滤色器上；多个像素电极，形成在第二保护层上且通过半导体层与栅极线及数据线进行电连接；第二基片，面对第一基片；共同电极，形成在第一基片上；以及液晶层，填充在第一基片和第二基片之间。

该第二钝化层包括设置在滤色器上的多个第一部分和设置在白色像素区域上且比第一部分厚的多个第二部分。

可选地，该液晶显示器可以进一步包括形成在第一保护层和第二钝化层之间且设置在白色像素区域的多个透明滤色器。

该液晶层相对于第一及第二基片可以垂直排列，而液晶显示器还可以包括形成在共同电极上且由有机材料组成的凸起部分，其中该像素电极具有切开部。

可选地，该液晶层可以扭曲排列。

该液晶显示器还可以包括设置在第一基片上且限定像素区域的黑阵。

附图说明

将通过参照附图详细地描述其具体实施例变得更加显而易见，其中：

图1是根据本发明一实施例的液晶显示器的横截面图；

图2至图4示出了根据本发明实施例的用于液晶显示器的像素排列；以及

图5是根据本发明另一实施例的液晶显示器的截面图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够实施本发明，现参照附图详细说明本发明的优选实施例。但是，本发明可表现为不同形式，它不局限于在此说明的实施例。

在附图中，为了清楚起见夸大了各层的厚度及区域。在全篇说明书中对相同元件附上相同的符号，应当理解的是当提到层、区域、或基片等元件在别的部分“之上”时，指其直接位于别的元件之上，或者也可能有别的元件介于其间。相反，当某个元件被提到“直接”位于别的部分之上时，指并无别的元件介于其间。

现在，参照附图详细说明根据本发明实施例的液晶显示器。

图1是根据本发明一实施例的液晶显示器的横截面图，图2至图4示出了根据本发明实施例的用于液晶显示器的像素排列。

如图1所示，液晶显示器包括下部面板、与面对该下部面板的上部面板、以及填充在下部面板和上部面板之间且包含沿着预定方向排列的液晶分子的液晶层3。该液晶显示器还可以包括上部和下部起偏光器(未示出)、上部和下部补偿膜(未示出)、以及背光源部件(未示出)。液晶分子随着电场的施加改变其排列方向，根据排列方向的变化程度有不同的光透射比。

优选地，下部面板包括由玻璃等透明绝缘材料组成的下部基片110、形成在该下部基片110上的多个薄膜晶体管(TFTs)、与薄膜晶体管连接且由氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)等透明导电材料组成并具有多个切开部191的多个像素电极190、形成在像素电极190下面的多个红色、绿色、蓝色、及透明滤色器230R、230G、230B、和230W。红色、绿色、蓝色滤色器230R、230G、230B可以由其它种类的三原色滤色器替代。

优选地，上部面板包括由玻璃等透明材料组成的上部基片210、形成在该上部基片210上的以矩阵形式排列并限定像素区域的黑阵220、形成在黑阵220上且优选由ITO或IZO等透明导电材料组成的共同电极270、以及形成在共同电极270上且由有机材料组成的多个凸起部分280。

液晶层3中的液晶分子在未施加电场的状态下，其长轴对于基片110和210的表面垂直排列。液晶层3具有负(negative)介电各向异性，以致该液晶分子的长轴倾向于垂直于通过像素电极190和共同电极270产生的电场方向进行排列。

因形成在像素电极190的切开部191和形成在共同电极270上的凸起部分271，电场具有相对于基片110和210表面平行的水平部分。因此液晶层3的每个像素区域分割成多个畴(域domains)。每个畴根据其内部的液晶随着电场而倾斜的方向可以分为四个类型，并且这种畴扩大了液晶显示器的视角。

红色、绿色、蓝色、及透明滤色器230R、230G、230B、和230W顺次排列。透明滤色器230W几乎相同地遮挡或透射入射光的所有部分，并且可以由有机材料组成。

在这里，术语“像素”是用于显示图像的基本功能单元，其包括像素电极190、面对该像素电极190的共同电极270部分、位于像素电极190和共同电极270相应部分之间的液晶层3部分、以及滤色器230R、230G、230B、或230W。此外，术语“像素区域”表示像素所占有的区域。然而，为了方便说明，可以不区分“像素”和“像素区域”来使用。

参照图2至图4，红色、绿色、蓝色、及透明像素区域R、G、B、和W相同大小，但各蓝色像素区域B和白色像素区域W可以小于各红色像素区域R和绿色像素区域G，例如，其尺寸可以是红色像素区域R或绿色像素区域G尺寸的约1/2。

参照图2，红色、绿色、蓝色、及白色像素区域R、G、B、及W的数量相同。沿着行方向顺次排列红色、绿色、蓝色、及白色像素区域R、G、B、及W。

参照图3，由相同大小的像素组成的2×3像素矩阵(matrix)组成图像的基本单元(unit)，蓝色像素B和白色像素W的数量为红色像素R和绿色像素G数的一半。在像素矩阵的第一行中按红色、蓝色、绿色像素R、B、G顺序排列，在第二行中按绿色、白色、红色像素G、W、R顺序排列。

参照图4，由相同大小的像素组成的2×2像素矩阵组成一个点，红色、绿色、蓝色、及白色像素R、G、B、及W数量相同。在像素矩阵第一行中顺次排列红色像素R和绿色像素G，在第二行中顺次排列蓝色像素B和白色像素W。

在这些结构中，由于一点(dot)包括红色、绿色、蓝色、及白色像素，因此无需增加该点的总面积就能提高光效率。

假设在通过下部起偏器后入射到液晶层3的光量为1。

就包括三个像素的点而言，即，红色、绿色、及蓝色像素。每个像素面积为该点总面积的1/3。由于滤色器的光透射比是1/3，因此该点的总透射比为1/3×1/3+1/3×1/3+1/3×1/3＝1/3≈33.3％。

对于图2或图4所示的点来讲，每个像素面积是总面积的1/4。因为白色像素的透射比为1，其它像素透射比为1/3，所以该点的透射比为1/4×1/3+1/4×1/3+1/4×1/3+1/4×1＝1/2≈50％。因此，与常规三色液晶显示器相比亮度提高了约1.5倍。

将各蓝色像素和白色像素的面积设计成小于红色像素或绿色像素，用于维持由被选定的点占据的面积。因为白色像素的透射比是其它像素的约3倍，所以只要有1/3面积就可以具有与另外像素相同的透射比。同时，由于人们对蓝色光的变化比红色及绿色光迟钝，因此其面积的缩小对画质引起的影响相对小一些。

现在，参照图1进一步详细说明液晶显示器的下部面板。

参照图1，基本上沿着横向延伸且包括在绝缘基片110上形成的多个栅极121的多条栅极线(未示出)以及形成其上的栅极绝缘层140。

形成在与栅极121相对的栅极绝缘层140且优选由非晶硅组成的多个半导体154，而在该半导体154上形成优选由重掺杂n型杂质的非晶硅组成的多个欧姆接触附件163和165。

基本上沿着横向延伸且包括多个源极173和多个漏极175的多条数据线(未示出)在欧姆接触附件163和165及栅极绝缘层140上形成。源极173和漏极175分别设置在欧姆接触附件163和165上。

在数据线、漏极175、及半导体154的露出部分上形成第一保护层801，其中第一保护层801优选由氮化硅等稳定材料组成。

在第一保护层801上形成多个红色、绿色、蓝色、及透明滤色器230R、230G、230B、及230W，而相邻的滤色器230R、230G、230B、及230W相互部分重叠。透明滤色器230W可以由透明感光材料或丙烯酸类材料组成。

在滤色器230R、230G、230B、及230W上形成第二保护层802。优选地，第二保护层802由具有良好的平直度特性的有机材料组成。

第一及第二钝化层801、802和滤色器230R、230G、230B、230W具有露出漏极175的多个接触孔181，以及通过接触孔181与漏极175连接的多个像素电极190，该像素电极190优选由ITO或IZO组成。

可露出栅极线和数据线部分的多个接触孔(未示出)可以设置在栅极绝缘层140、第一钝化层801和第二钝化层802、以及滤色器230R、230G、230B、和230W上。此外，多个接触辅助附件(未示出)可以设置在接触孔处，以将栅极线和数据线连接到外部驱动装置并且保护栅极线和数据线的露出部分。

就反射型液晶显示器而言，像素电极190优选由铝或银等反射率良好的金属组成。

由于在薄膜晶体管阵列面板的像素电极下面形成红色、绿色、蓝色、及透明滤色器230R、230G、230B、及230W，所以在很大程度上缓解组装上部面板和下部面板时的对准难度。因此，可以将黑阵220的宽度减小以提高纵横比。

此外，透明滤色器230W能够维持单元间隙(cell gap)恒定，从而防止在不存在透明滤色器230W的情况下由高度差产生的向错线，并且最优化液晶分子的响应时间。

图5是根据本发明另一实施例的液晶显示器的截面图。

参照图5，根据本发明的液晶显示器包括下部面板、面对该下部面板的上部面板、填充在下部面板和上部面板之间且包含以扭曲方式排列的液晶分子的液晶层3。该液晶显示器还可以包括上部或下部起偏器(未示出)、上部和下部补偿膜(未示出)、以及背光源部件(未示出)等。液晶分子随着电场的施加改变其排列方向，随着排列方向的变化程度光透射比也有所不同。

下部面板包括优选由透明玻璃等绝缘材料组成的下部基片110、形成在下部基片110上的多个薄膜晶体管(TFTs)、与薄膜晶体管连接且优选由氧化铟锡ITO或氧化铟锌IZO等透明导电材料组成的多个像素电极190、以及形成在像素电极190下面的红色、绿色、蓝色滤色器230R、230G、230B。

各薄膜晶体管包括在基片110上顺次形成的栅极121、栅极绝缘层140、半导体岛154、一对欧姆接触附件163和165、源极173和漏极175，并被第一及第二保护层801、802覆盖。滤色器230R、230G、230B位于第一保护层801和第二保护层802之间。

如图5所，示于图5中的下部面板不包括透明滤色器。作为替代手段，将位于白色像素区域的第二保护层802部分厚度设置为比其它部分厚，从而使第二保护层802表面的高度差小于约0.2微米(micron)。因此，用于所有像素的单元间隙变得几乎相同，且由于可以省略形成透明滤色器230W的步骤，因此该下部面板可通过比图1所示相对简单的工序制造。

上部面板包括优选由玻璃等透明绝缘材料组成的上部基片210、由以矩阵形态排列的限定多个像素区域的黑阵220、及由ITO和IZO等透明导电材料组成的共同电极270。

在图1和图5所示的白色像素结构可以相互替换。而且，在图1及图5所示的黑阵220可以设置在下部基片110上，优选地，设置在第一保护层801和第二保护层802之间。

另外，将多个光蚀刻步骤引入制造薄膜晶体管阵列面板过程中，并且使用具有透明区域、半透明区域、及不透明区域的光掩膜可以减少光蚀刻步骤数。通过用这种光掩膜制成具有位置依赖(position-dependent)厚度的感光层(感光耐蚀膜)，利用它蚀刻几个层，使这几个层具有不同图案。例如，利用这种感光层可以形成半导体154、欧姆接触附件163和165、及源极和漏极173和175，因此，比起使用由透明区域和不透明区域组成的光掩膜，用少数量的掩膜就可以制成薄膜晶体管阵列面板。这时，源极及漏极173、175和欧姆接触附件163、165基本上具有相同的平面形态，而半导体154除了通道区域(channel region)之外与源极及漏极173、175基本上具有相同的平面形态。

如上所述，本发明在薄膜晶体管阵列面板上形成滤色器，从而可以提高纵横比，并且透明滤色器能够维持单元间隙(cell gap)恒定，从而防止在不存在透明滤色器的情况下由高度差产生的向错线，并且最优化液晶分子的响应时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种薄膜晶体管阵列面板，包括：

绝缘基片；

多个薄膜晶体管，形成在所述基片上；

多个三原色滤色器，形成在所述基片上；

多个第一像素电极，形成在所述滤色器上且与所述薄膜晶体管相连接；以及

多个第二像素电极，形成在所述基片上且与所述薄膜晶体管相连接，其中所述第二像素电极不与所述滤色器重叠；

有机绝缘层，所述有机绝缘层包括设置在所述滤色器和所述第一像素电极之间的多个第一部分和设置在所述第二像素电极下部且具有比所述第一部分大的厚度的多个第二部分。

2.根据权利要求1所述的面板，其特征在于，还包括无机绝缘层，所述无机绝缘层设置在所述滤色器和所述薄膜晶体管之间或设置在所述有机绝缘层和所述薄膜晶体管之间。

3.根据权利要求1所述的面板，其特征在于，还包括多个透明滤色器，所述多个透明滤色器设置在所述第二像素电极下部。

4.根据权利要求3所述的面板，其特征在于，所述透明滤色器包括透明感光材料或丙烯酸类材料。

5.根据权利要求4所述的面板，其特征在于，还包括无机绝缘层，所述无机绝缘层设置在所述滤色器和所述薄膜晶体管之间或设置在所述透明滤色器和所述薄膜晶体管之间。

6.根据权利要求1所述的面板，其特征在于，所述三原色包括红色、绿色、及蓝色，而所述第一像素电极包括分别位于所述红色、绿色、及蓝色滤色器上面的第三、第四、及第五像素电极。

7.根据权利要求6所述的面板，其特征在于，所述第一及所述第二像素电极沿着一个方向顺次排列。

8.根据权利要求6所述的面板，其特征在于，所述第一及所述第二像素电极以多个2×3矩阵排列，所述每个2×3矩阵包括顺次排列的第三、第五、及第四像素电极组成的第一行和顺次排列的第四、第二、及第三像素电极组成的第二行。

9.根据权利要求6所述的面板，其特征在于，所述第一及所述第二像素电极以多个2×2矩阵排列，所述每个2×2矩阵包括顺次排列的第三及第四像素电极组成的第一行和顺次排列的第五及第二像素电极组成的第二行。

10.一种液晶显示器，包括：

第一基片；

多条栅极线，形成在所述第一基片上；

栅极绝缘层，形成在所述栅极线上；

半导体层，形成在所述栅极绝缘层上；

欧姆接触层，形成在所述半导体层上；

多条数据线，形成在所述绝缘层上且与所述栅极线交叉以限定多个像素区域；

第一保护层，形成在所述数据线上；

多个红色、绿色、及蓝色滤色器，形成在所述第一保护层上；

第二保护层，形成在所述滤色器上；

多个像素电极，形成在所述第二保护层上且通过所述半导体层与所述栅极线及所述数据线进行电连接；

第二基片，面对所述第一基片；

共同电极，形成在所述第二基片上；以及

液晶层，填充在所述第一基片和所述第二基片之间，其中所述像素区域包括不具有滤色器的多个白色像素区域，以及所述第二保护层包括设置在所述滤色器上的多个第一部分和设置在所述白色像素区域上且比所述第一部分厚的多个第二部分。

11.根据权利要求10所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶层相对于所述第一及所述第二基片垂直排列。

12.根据权利要求11所述的液晶显示器，其特征在于，还包括形成在所述共同电极上且由有机材料组成的多个凸起部分，其中所述像素电极具有切开部。

13.根据权利要求10所述的液晶显示器，其特征在于，所述液晶层扭曲排列。

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