一種藍相液晶顯示器的像素結構的製作方法

2023-07-02 18:18:36 1

專利名稱：一種藍相液晶顯示器的像素結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示器的像素結構，具體地說是一種可提供高驅動電壓的藍相液晶顯示器的像素結構。
背景技術：
藍相是一種溫度範圍很窄的液晶相。藍相液晶在不加電壓時液晶呈各向同性，， 加電壓後為各向異性；按液晶正負性區分，分別為拉伸及變平型。藍相液晶由於不需要配向，優秀的黑態顯示，高的廣視角，且響應時間低於1ms，為微秒級，因此被認為是下一代顯示的優秀候選者。現面臨的最大難題是藍相液晶需求操作電壓非常高，超出aSi器件的操作範圍。通過優化像素設計可以將操作電壓由50-100V降低到35V左右，但35V的電壓對於TFT-LCD而言還是過高。近年來，研究人員相繼提出了不同的降低藍相液晶操作電壓的方法。其中一種方法是將電極做成波浪型，但使用該方法，陣列基板與彩膜基板的對位精度無法保證，容易造成上下基板的短路，從而使得面板無法顯示；另外一種方法是增強電極間的電場力，將電極做成各種異型結構，但現有陣列製程難以實現。因此，以上方法較適用於理論研究，實際製程難以達成。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種結構簡單、可將液晶操作電壓提升為傳統架構兩倍的藍相液晶顯示器的像素結構。本發明的目的是通過以下技術方案解決的
一種藍相液晶顯示器的像素結構，包括多條垂直交叉設置的掃描線和數據線以及掃描線和數據線定義出的多個像素單元，像素單元內設有像素電極和驅動該像素電極的第一薄膜電晶體，第一薄膜電晶體的柵極、源極和漏極分別與掃描線、數據線和像素電極電性相連，所述的像素單元內還設有位於像素電極下側的公共電極和驅動該公共電極的第二薄膜電晶體，所述第二薄膜電晶體的柵極、源極和漏極分別與掃描線、掃描線上側平行設置的公共線和公共電極電性相連；所述同一像素單元內的像素電極和公共電極的電壓極性相反。所述相鄰像素電極的電壓極性相反。所述相鄰公共電極的電壓極性相反。所述相鄰像素單元內的第二薄膜電晶體的源極分別與不同的公共線電性相連。所述的公共線包括第一公共線和第二公共線；所述第一公共線和第二公共線的電壓極性相反。所述第一公共線和第二公共線的電壓極性每幀反轉一次。所述的第一薄膜電晶體和第二薄膜電晶體交替排布。所述同一像素單元內的第一薄膜電晶體和第二薄膜電晶體位於像素電極的同側。所述同一像素單元內的第一薄膜電晶體和第二薄膜電晶體位於像素電極的異側。本發明相比現有技術有如下優點本發明採用不同的薄膜電晶體驅動電壓極性相反的公共電極和像素電極，並增加兩條極性相反的公共線為相鄰的公共電極提供信號源，使得任意相鄰的兩個公共電極或者兩個像素電極的電壓極性皆相反；並且公共線的電壓極性在每幀內反轉一次，與像素電極電壓極性的反轉相配合將液晶操作電壓提升至原來的兩倍，降低了源極電路的操作電壓。本發明通過薄膜電晶體與電極間連接方式的設置，實現列反轉驅動點反轉顯示， 從而達到省電的效果。本發明的電壓極性反轉時刻設置在系統幀間隔時間內，避免了公共線電容電阻產生的信號延遲影響畫面顯示，提升了畫面顯示的質量。


附圖1為本發明的像素結構示意附圖2為本發明同一像素單元內的第一薄膜電晶體和第二薄膜電晶體位於像素電極同側時的面板驅動示意附圖3為本發明同一像素單元內的第一薄膜電晶體和第二薄膜電晶體位於像素電極異側時的面板驅動示意附圖4為本發明的驅動波形示意圖； 附圖5為本發明結構的製作流程圖。其中1 一掃描線；2—數據線；3—像素單元；4一像素電極；5—第一薄膜電晶體； 6—柵極；7—源極；8—漏極；9一公共電極；10—第二薄膜電晶體；11 一公共線；12—第一公共線；13—第二公共線。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。如圖1-3所示一種藍相液晶顯示器的像素結構，包括多條垂直交叉設置的掃描線1和數據線2以及掃描線1和數據線2定義出的多個像素單元3，像素單元3內設有像素電極4和驅動該像素電極4的第一薄膜電晶體5，第一薄膜電晶體5的柵極6、源極7和漏極 8分別與掃描線1、數據線2和像素電極4電性相連。在像素單元3內還設有位於像素電極 4下側的公共電極9和驅動該公共電極9的第二薄膜電晶體10，第二薄膜電晶體10和第一薄膜電晶體5交替排布，第二薄膜電晶體10的柵極6、源極7和漏極8分別與掃描線1、掃描線1上側平行設置的公共線11和公共電極9電性相連，並且相鄰像素單元3內的第二薄膜電晶體10的源極7分別與不同的公共線11電性相連；另外同一像素單元3內的像素電極4和公共電極9的電壓極性相反，且任意兩個相鄰的像素電極4或者任意兩個相鄰的公共電極9的電壓極性相反。在掃描線1上側平行設置的公共線11由兩條平行設置且電壓極性相反的第一公共線12和第二公共線13組成，第一公共線12和第二公共線13分別與相鄰像素單元3內的第二薄膜電晶體10的源極7電性相連，即相鄰像素單元3內的第二薄膜電晶體10的源極7分別與電壓極性不同的第一公共線12或者第二公共線13電性相連， 使得被驅動的任意兩個相鄰的公共電極9的電壓極性相反；並且為了配合點反轉的顯示方式，第一公共線12和第二公共線13的電壓極性每幀反轉一次，為免影響液晶顯示裝置的顯示性能，第一公共線12和第二公共線13的電壓極性反轉時刻設置在幀間隔內。同一個像素單元3內的第一薄膜電晶體5和第二薄膜電晶體10可以設置像素電極4的同側或異側， 在本發明中，優先選用同一個像素單元3的第一薄膜電晶體5和第二薄膜電晶體10位於像素電極4的同側結構，因為當同一個像素單元3內的第一薄膜電晶體5和第二薄膜電晶體 10位於像素電極4的同側時，公共電極9與像素電極4可以同時充電，不會影響液晶顯示器的顯示品質；而當同一個像素單元3的第一薄膜電晶體5和第二薄膜電晶體10位於像素電極4的異側時，公共電極9會先於像素電極4充電，影響到液晶顯示器的顯示性能。
附圖2和附圖3為本發明同一像素單元內的第一薄膜電晶體和第二薄膜電晶體位於像素電極同側或者異側時的面板驅動示意圖。由圖2可知，同一像素單元3內的第一薄膜電晶體5和第二薄膜電晶體10位於像素單元3內像素電極4的同側，從結構上來說，橫向由上向下依次為公共線12、公共線13和柵極線1，與之垂直的為數據線2，相鄰數據線2的電壓極性不同，柵極線1與數據線2交叉區域為像素單元3，像素單元3內分別設有第一道 ITO製作的公共電極9與其上側第二道ITO製作的像素電極4，公共電極9和像素電極4分別由第二薄膜電晶體10和第一薄膜電晶體5驅動。第一行驅動像素電極4的第一薄膜電晶體5的源極7與左側的數據線2相連，第二行驅動像素電極4的第一薄膜電晶體5的源極7與右側的數據線2相連，如此反覆，目的是列反轉的驅動實現點反轉的顯示，提升畫面顯示質量。圖中由「 + 」、「_」分別代表像素電極4的極性為正或為負，即相鄰的任意兩個第一薄膜電晶體5的源極7分別與電壓極性不同的數據線2電性相連，使得任意相鄰的兩個像素電極4的電壓極性不同。由於任意相鄰的兩個像素電極4的電壓極性相反，使得任意相鄰的兩個公共電極9的電壓極性也必須相反，通過圖2所示的第二薄膜電晶體10與公共線11的連接方式，使得任意相鄰的兩個公共電極9的電壓極性相反，即相鄰的任意兩個第二薄膜電晶體10的源極7分別與電壓極性不同的公共線12或者公共線13電性相連。另外圖3與圖2的區別在於同一像素單元3內的第一薄膜電晶體5和第二薄膜電晶體10位於像素單元3內像素電極4的異側，當其處於異側時，則公共電極9先於像素電極4充電，會影響到液晶顯示器的顯示性能；而圖2所示的結構則可以實現公共電極9與像素電極4同時充電，利於提升液晶顯示器的顯示性能，因此在本發明中優先選用圖2所示的像素結構， 使得同一像素單元3內的公共電極9與像素電極4同時充電。 本發明在實際使用中的驅動波形如圖4所示，如圖4所示，Vgate為柵極脈衝電壓， 用來控制第一薄膜電晶體5和第二薄膜電晶體10的打開與關閉；Vdatal與Vdata2分別表示相鄰數據線2的電壓，即在波形圖中相鄰的數據線2的電壓分別以Vdatal和Vdata2表示；Vcoml與Vcom2分別表示第一公共線12與第二公共線13的電壓，即在波形圖中第一公共線12與第二公共線13分別以Vcoml與Vcom2表示。另外相鄰的像素電極4的電壓分別用Vpixel electrodel和Vpixel electrode2表示，相鄰的公共電極9的電壓分別用Vcom electrodel 和 Vcom electrode2 來表示。根據圖 4 給出的 Vdatal、Vdata2 及 Vcoml、Vcom2， 可得到相鄰像素單元3內的像素電極4和公共電極9的電壓，即圖4驅動波形圖中所示的 Vpixel electrodel、Vpixel electrode2、Vcom electrodel 禾口 Vcom electrode2 的電壓。 如此像素電極4與公共電極9的電壓極性相反並提升為以前的兩倍，即液晶操作電壓提升以前的兩倍，換個角度來說，即源極電路的操作電壓降至以前的二分之一。本發明兩條公共線11的電壓極性相反，並且每幀反轉一次，配合了點反轉的顯示，使得任意相鄰的兩個公共電極9或者任意相鄰的兩個像素電極4以及同一像素單元3內的像素電極4和公共電極9的電壓極性皆相反；另外反轉時刻在系統幀間隔時間內，避免了公共線11電容電阻產生的信號延遲影響畫面顯示。本發明的陣列基板在製作流程中共需製作六道光罩，其具體流程如圖5所示第一道光罩在基板上製作公共電極；第二道光罩在基板上製作柵極；第三道光罩製作用於連接公共電極與源極的第一通孔；第四道光罩使用半透明(half tone)技術製作a-Si島與源極\漏極；第五道光罩製作用於連接像素電極與源極的第二通孔；第六道光罩製作像素電極。本發明採用不同的薄膜電晶體驅動電壓極性相反的公共電極和像素電極，並增加兩條極性相反的公共線為相鄰的公共電極提供信號源，使得任意相鄰的兩個公共電極或者兩個像素電極的電壓極性皆相反；並且公共線的電壓極性在每幀內反轉一次，與像素電極電壓極性的反轉相配合將液晶操作電壓提升至原來的兩倍，降低了源極電路的操作電壓。雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本發明的保護範圍由所附權利要求書限定。本發明未涉及的技術均可通過現有技術加以實現。
權利要求
1.一種藍相液晶顯示器的像素結構，包括多條垂直交叉設置的掃描線(1)和數據線(2)以及掃描線(1)和數據線(2)定義出的多個像素單元(3)，像素單元(3)內設有像素電極(4)和驅動該像素電極(4)的第一薄膜電晶體(5)，第一薄膜電晶體(5)的柵極(6)、源極 (7)和漏極(8)分別與掃描線(1)、數據線(2)和像素電極(4)電性相連，其特徵在於所述的像素單元(3)內還設有位於像素電極(4)下側的公共電極(9)和驅動該公共電極(9)的第二薄膜電晶體(10)，所述第二薄膜電晶體(10)的柵極(6)、源極(7)和漏極(8)分別與掃描線(1)、掃描線(1)上側平行設置的公共線(11)和公共電極(9)電性相連；所述同一像素單元(3 )內的像素電極(4 )和公共電極(9 )的電壓極性相反。
2.根據權利要求1所述的藍相液晶顯示器的像素結構，其特徵在於所述相鄰像素電極 (4)的電壓極性相反。
3.根據權利要求1所述的藍相液晶顯示器的像素結構，其特徵在於所述相鄰公共電極 (9)的電壓極性相反。
4.根據權利要求1所述的藍相液晶顯示器的像素結構，其特徵在於所述相鄰像素單元(3)內的第二薄膜電晶體(10)的源極(7)分別與不同的公共線(11)電性相連。
5.根據權利要求1或4所述的藍相液晶顯示器的像素結構，其特徵在於所述的公共線(11)包括第一公共線(12)和第二公共線(13);所述第一公共線(12)和第二公共線(13)的電壓極性相反。
6.根據權利要求5所述的藍相液晶顯示器的像素結構，其特徵在於所述第一公共線(12)和第二公共線(13)的電壓極性每幀反轉一次。
7.根據權利要求1所述的藍相液晶顯示器的像素結構，其特徵在於所述的第一薄膜電晶體(5)和第二薄膜電晶體(10)交替排布。
8.根據權利要求1或7所述的藍相液晶顯示器的像素結構，其特徵在於所述同一像素單元(3)內的第一薄膜電晶體(5)和第二薄膜電晶體(10)位於像素電極(5)的同側。
9.根據權利要求1或7所述的藍相液晶顯示器的像素結構，其特徵在於所述同一像素單元(3)內的第一薄膜電晶體(5)和第二薄膜電晶體(10)位於像素電極(5)的異側。
全文摘要
本發明公開了一種藍相液晶顯示器的像素結構，包括掃描線(1)、數據線(2)和像素單元(3)，像素單元(3)內設有像素電極(4)和第一薄膜電晶體(5)，在像素單元(3)內還設有位於像素電極(4)下側的公共電極(9)和驅動公共電極(9)的第二薄膜電晶體(10)，第二薄膜電晶體(10)的柵極(6)、源極(7)和漏極(8)分別與掃描線(1)、掃描線(1)上側平行設置的公共線(11)和公共電極(9)電性相連；同一像素單元(3)內的像素電極(4)和公共電極(9)的電壓極性相反。本發明通過增加兩條電壓極性相反且每幀極性反轉的公共線和薄膜電晶體與電極的連接實現列反轉驅動點反轉顯示，將操作電壓提升兩倍，節能電能。
文檔編號G02F1/1368GK102253555SQ20111023276
公開日2011年11月23日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者周劉飛 申請人:南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司