CN103941510A - 一种tft阵列基板、显示面板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种TFT阵列基板，包括第一基板，位于所述第一基板上的像素阵列；像素阵列包括：多条栅极线；与多条栅极线绝缘交叉的多条数据线；多条公共线；形成于栅极线和数据线所围区域中的像素单元，包括：像素电极，电连接至数据线；与像素电极相对设置的相对电极；以及TFT，TFT的栅极电连接至栅极线，TFT的源极/漏极电连接至公共线，TFT的漏极/源极电连接至相对电极；其中，N个像素单元共用一TFT，N≥2。相对于现有技术而言，本发明的实施例所提供的TFT阵列基板、显示面板和显示装置，至少两个像素单元共用一TFT，使得显示区域中作为像素开关的TFT的数量大大减少，从而提高了开口率。

Description

一种TFT阵列基板、显示面板和显示装置

技术领域

本发明涉及平板显示领域，尤其涉及一种TFT阵列基板，以及包含该TFT阵列基板的显示面板和显示装置。

背景技术

液晶显示（Liquid Crystal Display，LCD）面板以其轻、薄、低功耗等优点收到人们的关注。LCD面板主要包括相对设置的TFT阵列基板（TFT ArraySubstrate）和彩膜基板（Color Filter Substrate），以及设置于二者之间的液晶层。通常，LCD按其显示模式可以分为TN（扭曲向列）型、IPS/FFS（平面场切换/边缘场切换）型等。

公开号为CN101286516B的中国专利申请文件中公开了一种新型的TFT阵列基板以及包括该TFT阵列基板的IPS型液晶显示面板。图1为该TFT阵列基板中一个像素单元的结构示意图。图2为该TFT阵列基板的电路结构示意图。从图1和图2中可以看出，该TFT阵列基板包括栅极线(或扫描线)1，其在图纸中的水平方向上延伸；公共线(或COM线)2，邻近并近似平行于栅极线1；数据线(或信号线)3，该数据线3在大致垂直于栅极线1的方向上延伸；TFT6的开关元件，配置在栅极线1和数据线3的交点附近；线形的像素电极5和相对电极4，平行于数据线3，配置在由栅极线1和数据线3围绕的区域中。像素电极5和相对电极4以预定间隔交替地布置。TFT6的一个电极(源极或漏极)连接到公共线2，另一个电极(漏极或源极)连接到相对电极4。像素电极5连接到数据线3。也就是说，公共电压从公共线2通过TFT6被施加到相对电极4，图形信号直接通过数据线3被施加到像素电极5。另外，像素电极5和相对电极4之间还形成了液晶电容7和存储电容8。

上述现有技术中，每一个像素包括一个设置于栅极线1和数据线3的交点附近的TFT作为像素开关，这些TFT通常是不透光的，使得显示面板的开口率不高。

发明内容

本发明的实施例所要解决的一个技术问题是，现有技术中，每一个像素包括一个设置于栅极线和数据线的交点附近的TFT，使得显示面板的开口率不高。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种TFT阵列基板，包括第一基板，位于所述第一基板上的像素阵列；所述像素阵列包括：多条栅极线；与所述多条栅极线绝缘交叉的多条数据线；多条公共线；形成于所述栅极线和数据线所围区域中的像素单元，包括：像素电极，电连接至所述数据线；与所述像素电极相对设置的相对电极；以及TFT，所述TFT的栅极电连接至所述栅极线，所述TFT的源极/漏极电连接至所述公共线，所述TFT的漏极/源极电连接至所述相对电极；其中，N个像素单元共用一TFT，N≥2。

本发明的实施例还提供了一种显示面板，包括上述的TFT阵列基板；与所述TFT阵列基板相对设置的彩膜基板，以及设置于所述TFT阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层。

本发明的实施例还提供了一种显示装置，包括上述的显示面板。

相对于现有技术而言，本发明的实施例所提供的TFT阵列基板、显示面板和显示装置，至少两个像素单元共用一TFT，使得显示区域中作为像素开关的TFT的数量大大减少，从而提高了开口率。

附图说明

图1为现有技术的TFT阵列基板中一个像素单元的结构示意图；

图2为现有技术的TFT阵列基板的电路结构示意图；

图3为实施例一提供的TFT阵列基板的俯视图；

图4为实施例一提供的TFT阵列基板的电路结构示意图；

图5为图3中AA’的剖视图；

图6为图3中BB’的剖视图；

图7为实施例二提供的TFT阵列基板的俯视图；

图8为实施例二提供的TFT阵列基板的电路结构示意图；

图9为实施例三提供的TFT的俯视图；

图10为图9中CC’的剖视图；

图11为图9中DD’的剖视图；

图12实施例五提供的显示面板的剖视图。

具体实施方式

本发明的核心思想是提供一种TFT阵列基板，包括像素阵列；其中每一像素单元包括像素电极和相对电极，像素电极与数据线电连接，相对电极通过一TFT与公共线电连接；N个像素单元共用一TFT，N≥2，也就是说至少两个像素单元共用一TFT，同一公共线通过同一TFT同时给该N个像素单元中的相对电极充电，这样使得显示区域中作为像素开关的TFT的数量大大减少，从而提高了开口率。

实施例一

本发明实施例一提供的TFT阵列基板的俯视图如图3所示，该TFT阵列基板的电路结构示意图如图4所示。从图3和图4中可以看出，该TFT阵列基板10包括第一基板100，位于第一基板100上的像素阵列。

该像素阵列包括：多条栅极线101；与该多条栅极线101绝缘交叉的多条数据线102；多条公共线103；以及形成于栅极线101和数据线102所围区域中的像素单元110(如图3所示，由栅极线101和数据线102所围的一个区域中包括2个像素单元1101、1102)。其中，公共线103通常与栅极线101沿同一方向延伸，二者可以平行或大致平行。

该像素单元110包括：像素电极104，电连接至数据线102；与像素电极104相对设置的相对电极105；以及TFT106，TFT106的栅极1061电连接至栅极线101，TFT106的源极（也可以是漏极）1062电连接至公共线103，TFT106的漏极（也可以是源极）1063电连接至相对电极105，1064为TFT106半导体层；其中，N个像素单元共用一TFT106，N≥2，N为正整数（图3中以N=2为例进行说明）。

此外，像素电极104和相对电极105之间还形成有存储电容107，存储电容107由像素电极104、相对电极105以及设置于二者之间的绝缘层构成。当用该TFT阵列基板构成液晶面板时，像素电极104和相对电极105之间还形成有液晶电容108，液晶电容108由像素电极104、相对电极105以及设置于二者之间的液晶（未图示）构成。结合图4简单阐述包含该TFT阵列基板10的液晶显示面板的工作原理。像素单元进行充电时，栅极线101被施加开启信号将该像素单元中作为像素开关的TFT106打开，公共线103上的公共电位通过该打开的TFT106被施加到该像素单元中的相对电极105；此时数据线102被施加图像信号，进而该图像信号被施加至像素单元中的像素电极104；这样液晶电容108的两端分别被施加公共电位和图像信号，继而驱动其中的液晶转动；另外，存储电容107的两端也分别被施加公共电位和图像信号。像素单元进行保持时，栅极线101被施加关闭信号将该像素单元中作为像素开关的TFT106关闭，像素单元中的相对电极105被浮置；此时数据线102被施加图像信号，进而该图像信号被施加至像素单元中的像素电极104；但此时由于该像素单元中相对电极105被浮置，液晶电容108的电压差和存储电容107的电压差均保持不变。

另外，需要说明的是，图3和图4中仅以2个像素单元共用一TFT106，即N=2为例进行说明，但可以是3个像素单元共用一TFT106，也可以是4个像素单元共用一TFT106，…，也可以是N个像素单元共用一TFT106，等等，在此不一一详细阐述。N个像素单元共用一TFT的含义，即一个TFT同时控制该N个像素单元的开关，换句话说，即该TFT打开时，所有共用该TFT的像素单元的相对电极被同时充电；该TFT关闭时，所有共用该TFT的像素单元的相对电极被同时浮置。另外，N个像素单元共用的TFT可以包括一栅极、一源极/漏极、N个漏极/源极，N个像素单元的相对电极一一对应电连接至该TFT的N个漏极/源极。其中TFT的N个漏极/源极彼此分离，或者说彼此之间通过半导体层连接，或者说TFT关闭时TFT的N个漏极/源极彼此之间不导通。通常共用同一个TFT的N个像素单元中的像素电极不能电连接至同一数据线，即N个像素单元的像素电极分别一一对应电连接至N条不同的数据线。

本实施例中，由于N个像素单元共用一TFT，因此TFT的数量减少了N-1个，大大提高了开口率。

从图3中还可以进一步看出，共用一TFT的N个像素单元可以位于同一行，且相邻。下面以同一行中两个相邻的像素单元共用一个TFT为例（如图3所示），进一步阐述本实施例的细节。图3中AA’的剖视图如图5所示，BB’的剖视图如图6所示。

从图3中进一步可以看出，第一像素单元1101和第二像素单元1102共用同一TFT，二者相邻且均位于相邻的两条栅极线1011、1012和相邻的两条数据线1021、1022所围成的区域内。第一像素单元1101和第二像素单元1102之间没有数据线，二者共用的TFT106设置于二者之间靠近栅极线101处。

第一像素单元1101包括：第一像素电极1041，电连接至第一数据线1021；与第一像素电极1041相对设置的第一相对电极1051。第二像素单元1102包括：第二像素电极1042，电连接至第二数据线1022；与第二像素电极1042相对设置的第二相对电极1052。第一像素单元1101和第二像素单元1102共用的TFT106包括栅极1061、源极1062（也可以是漏极）、第一漏极1063A（也可以是源极）、第二漏极1063B（也可以是源极）、半导体层1064；栅极1061与栅极线101位于同一层且连接成一体；源极1062与公共线103位于同一层且连接成一体；第一漏极1063A、第二漏极1063B与源极1062位于同一层、但彼此分离；第一漏极1063与第一相对电极1051电连接；第二漏极1064与第二相对电极1052电连接；第一像素电极1041与第一数据线1021电连接；第二像素电极1042与第二数据线1022电连接。

结合图3、图5和图6可以看出，层状结构上，该TFT阵列基板10包括第一基板100以及位于第一基板100上的像素阵列。该像素阵列包括依次位于第一基板100上的栅极线101（包括第一栅极线1011、第二栅极线1012）和TFT的栅极1061，栅极绝缘层111，TFT的半导体层1064，TFT的源极1062、第一漏极1063A、第二漏极1063B和公共线103，相对电极105（包括第一相对电极1051、第二相对电极1052），钝化层112；像素电极104（包括第一像素电极1041、第二像素电极1042）；数据线102（包括第一数据线1021、第二数据线1022）。

另外，实施例一中像素电极104与相对电极105位于不同层，像素电极104为条状，相对电极105为片状。作为一种可选的变形方式，像素电极104与相对电极105位于不同层，像素电极104为片状，相对电极105为条状；即只要像素电极104与相对电极105位于不同层，且其中之一为条状、另一个为片状即可。当然，也可以是像素电极104与相对电极105位于不同层，且均为条状，并交替排列。

实施例二

本发明实施例二提供的TFT阵列基板的俯视图如图7所示，该TFT阵列基板的电路结构示意图如图8所示。实施例二是在实施例一的基础上的进一步优化，与实施例一相同的部分不再重述，重点叙述不同的部分。

从图7和图8中可以看出，同一列中相邻的两个像素单元的TFT的源极/漏极电连接至同一公共线、栅极电连接至不同栅极线；或者说，同一列中相邻行的两个像素单元可以共用同一公共线，这样整个TFT阵列基板的公共线的数量就可以减半，减少了公共线所占据的面积，进一步提供了开口率。

具体地说，第一行中第一像素单元1101和第二像素单元1102相邻，且二者共用第一TFT1091，第一像素单元1101和第二像素单元1102与第一TFT1091之间的具体连接结构可以参照图3、图5和图6。第二行中第三像素单元1103和第四像素单元1104，且二者共用第二TFT1092，第三像素单元1103和第四像素单元1104与第二TFT1092之间的具体连接结构也可以参照图3、图5和图6。第一TFT1091的源极/漏极、第二TFT1092的源极/漏极均连接至设置于第一行与第二行之间的公共线103。需要强调的是，第一TFT1091的栅极、第二TFT1092的栅极分别连接至第一栅极线1011和第二栅极线1012（第一栅极线1011和第二栅极线1012彼此绝缘），这样位于同一列的相邻像素单元均电连接至同一数据线（即第一像素单元1101和第三像素单元1103均电连接至同一数据线1021，第二像素单元1102和第四像素单元1104均电连接至同一数据线1022），但由于第一TFT1091、第二TFT1092分别由不同的栅极线控制，第一像素单元1101和第二像素单元1102不会同时被施加图像信号。同理，第三像素单元1103和第四像素单元1104也不会同时被施加图像信号。

实施例三

实施例一中以像素电极与相对电极位于不同层为例进行说明，给出了如图5和图6所示的层状结构。但本发明的其他实施例中，像素电极与相对电极位于不同层时，其层状结构可以有多种不同的变形。例如，相对电极、栅极线、公共线位于同一层，所述像素电极、数据线位于同一层。

本发明实施例三提供的TFT阵列基板的电路结构示意图可以参考图4所示，其电路结构与实施例一相同的部分不再过多重述。以同一行中两个相邻的像素单元共用一个TFT为例（如图9所示），图9中CC’的剖视图如图10所示，DD’的剖视图如图11所示。具体地，该TFT阵列基板包括第一基板100以及位于第一基板100上的的像素阵列。

该像素阵列包括：多条栅极线101（包括第一栅极线1011、第二栅极线1012）；与该多条栅极线101绝缘交叉的多条数据线102（包括第一数据线1021、第二数据线1022）；多条公共线103；以及形成于栅极线101和数据线102所围区域中的像素单元110（包括第一像素单元1101、第二像素单元1102）。其中，公共线103通常与栅极线101沿同一方向延伸，二者可以平行或大致平行。

该像素单元110包括：像素电极104（包括第一像素电极1041、第二像素电极1042），电连接至数据线102；与像素电极104相对设置的相对电极105（包括第一相对电极1051、第二相对电极1052）；以及TFT106，TFT106的栅极1061电连接至栅极线101，TFT106的源极/漏极1062电连接至公共线103，TFT106的漏极/源极1063（包括第一漏极1063A、第二漏极1063B）电连接至相对电极105；其中，N个像素单元共用一TFT106，N≥2，N为正整数（图9中以N=2为例进行说明）。

本实施例中，像素电极104和相对电极105以及设置于二者之间的绝缘层构成存储电容107。当用该TFT阵列基板构成液晶面板时，像素电极104和相对电极105之间还形成有液晶电容108，液晶电容108由像素电极104、相对电极105以及设置于二者之间的液晶（未图示）构成。实施例三提供的液晶显示面板的工作原理与实施例一相同，在此不再重复阐述。

从图9中进一步可以看出，第一像素单元1101和第二像素单元1102共用同一TFT，二者相邻且均位于相邻的两条栅极线1011、1012和相邻的两条数据线1021、1022所围成的区域内。第一像素单元1101和第二像素单元1102之间没有数据线，二者共用的TFT设置于二者之间靠近栅极线101处。

第一像素单元1101包括第一像素电极1041，电连接至第一数据线1021；与第一像素电极1041相对设置的第一相对电极1051；第二像素单元1102包括第二像素电极1042，电连接至第二数据线1022；与第二像素电极1042相对设置的第二相对电极1052。第一像素单元1101和第二像素单元1102共用的TFT106包括栅极1061、源极1062（也可以是漏极）、第一漏极1063A（也可以是源极）、第二漏极1063B（也可以是源极）；栅极1061与栅极线101位于同一层且连接成一体；源极1061与公共线103位于同一层且连接成一体；第一漏极1063A、第二漏极1063B与源极1062位于同一层、但彼此分离；第一漏极1063与第一相对电极1051电连接；第二漏极1064与第二相对电极1055电连接；第一像素电极1041与第一数据线1021电连接；第二像素电极1042与第二数据线1022电连接。

另外，从图9、图10和图11可以看出，层状结构上，实施例三提供的TFT阵列基板10包括第一基板100以及位于第一基板100上的像素阵列。该像素阵列包括依次位于第一基板100上的第一层：相对电极105（包括第一相对电极1051、第二相对电极1052）、栅极线101（包括第一栅极线1011、第二栅极线1012）、TFT的栅极1061、公共线103，四者位于同一层，采用相同材料；第二层：栅极绝缘层111；第三层：TFT的半导体层1064；第四层：TFT的源极1062、第一漏极1063A、第二漏极1063B、数据线102（包括第一数据线1021、第二数据线1022）和像素电极104（包括第一像素电极1041、第二像素电极1042）；第五层：钝化层112。公共线103与TFT的源极1062通过贯穿栅极绝缘层111的第一过孔H1电连接；第一漏极1063A与第一相对电极1051通过贯穿栅极绝缘层111的第二过孔H2电连接；第二漏极1063B与第二相对电极1052通过贯穿栅极绝缘层111的第三过孔H3电连接；第一数据线1021与第一像素电极1041在同层直接电连接；第二数据线1022与第二像素电极1042在同层直接电连接。

当然，对于相对电极与像素电极位于不同层的TFT阵列基板，还可以有多种其他结构。

例如，栅极线、TFT的栅极位于第一层，TFT的源极和漏极、公共线以及相对电极形成于所述第一层上的第二层；

或者栅极线、TFT的栅极位于第一层，TFT的源极和漏极、公共线形成于所述第一层上的第二层，相对电极形成于所述第二层上的第三层；

或者栅极线、TFT的栅极位于第一层，相对电极形成于所述第一层上的第二层，TFT的源极和漏极、公共线形成于所述第二层上的第三层。

对于前述任一种方式，均可以继续采用如下方式：数据线、像素电极形成于TFT的源极和漏极、公共线以及相对电极上的第四层；

或者数据线形成于TFT的源极和漏极、公共线以及相对电极上的第四层，像素电极形成于第四层上的第五层；

或者像素电极形成于TFT的源极和漏极、公共线以及相对电极上的第四层，数据线形成于第四层上的第五层。

对于上述各层之间，可以设置其他层，如绝缘层；也可以不设置其他层。根据实际结构和工艺进行调整，在此不过多阐述。

实施例四

实施例一、二、三中以像素电极与相对电极位于不同层为例进行说明，但本发明的其他实施例还可以采用像素电极与相对电极位于同一层，且均为条状，并交替排列的结构。例如：栅极线与公共线、TFT的栅极位于第一层；数据线、TFT的源极、TFT的漏极形成于第一层上的第二层，相对电极形成于第二层上的第三层，并与TFT的漏极/源极电连接；像素电极形成于第三层中，并与数据线电连接。

实施例五

本发明实施例五提供了一种显示面板，如图12示。该显示面板包括上述实施例一～五任一个所述的TFT阵列基板10；与该TFT阵列基板相对设置的彩膜基板20，以及设置于TFT阵列基板10和彩膜基板20之间的液晶层30。

实施例六

本发明实施例六提供了一种显示装置，包括实施例五所述的显示面板；进一步的显示装置还包括用于给该显示面板提供光源的背光模组。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种TFT阵列基板，包括第一基板，以及位于所述第一基板上的像素阵列；

所述像素阵列包括：

多条栅极线；

与所述多条栅极线绝缘交叉的多条数据线；

多条公共线；

形成于所述栅极线和数据线所围区域中的像素单元，包括：像素电极，电连接至所述数据线；与所述像素电极相对设置的相对电极；以及TFT，所述TFT的栅极电连接至所述栅极线，所述TFT的源极/漏极电连接至所述公共线，所述TFT的漏极/源极电连接至所述相对电极；其中，N个像素单元共用一TFT，N≥2。

2.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述N个像素单元共用的TFT包括一栅极、一源极/漏极、N个漏极/源极，所述N个像素单元的相对电极一一对应电连接至所述N个漏极/源极。

3.根据权利要求2所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述N个像素单元的像素电极分别电连接至N条不同的数据线。

4.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述共用一TFT的N个像素单元位于同一行，且相邻。

5.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，同一列中相邻的两个像素单元的TFT的源极/漏极电连接至同一公共线、栅极电连接至不同栅极线。

6.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述像素电极与所述相对电极位于同一层，且均为条状，并交替排列；或者

所述像素电极与所述相对电极位于不同层，且均为条状，并交替排列；或者所述像素电极与所述相对电极位于不同层，且其中之一为条状、另一个为片状。

7.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述相对电极、栅极线、公共线位于同一层，所述像素电极、数据线位于同一层。

8.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述栅极线与所述公共线位于第一层；所述数据线形成于所述第一层上的第二层，所述相对电极形成于所述第二层上的第三层，并与所述TFT的漏极/源极电连接；所述像素电极形成于第三层中，并与所述数据线电连接。

9.根据权利要求1所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述栅极线、TFT的栅极位于第一层，所述TFT的源极和漏极、公共线以及相对电极形成于所述第一层上的第二层；

或者所述栅极线、TFT的栅极位于第一层，所述TFT的源极和漏极、公共线形成于所述第一层上的第二层，所述相对电极形成于所述第二层上的第三层；或者所述栅极线、TFT的栅极位于第一层，所述相对电极形成于所述第一层上的第二层，所述TFT的源极和漏极、公共线形成于所述第二层上的第三层。

10.根据权利要求9所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述数据线、像素电极形成于所述TFT的源极和漏极、公共线以及相对电极上的第四层；

或者所述数据线形成于所述TFT的源极和漏极、公共线以及相对电极上的第四层，所述像素电极形成于所述第四层上的第五层；

或者所述像素电极形成于所述TFT的源极和漏极、公共线以及相对电极上的第四层，所述数据线形成于所述第四层上的第五层。

11.一种显示面板，包括如权利要求1-10任一项所述的TFT阵列基板；与所述TFT阵列基板相对设置的彩膜基板，以及设置于所述TFT阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层。

12.一种显示装置，包括利要求11所述的显示面板。