專利名稱：薄膜晶體管液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示技術領域，特別涉及薄膜晶體管液晶顯示器。
背景技術：
現代社會多媒體技術相當發達，多半受益于半導體元件以及顯示裝置的進步。就 顯示而言，高品質、空間利用率、低功耗等一些優點的薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)逐 漸成為主流。參照圖1所示，一種典型的薄膜晶體管液晶顯示器包括上基板200、下基板100 及上下基板間的液晶層400。其中，上基板200上通常設置有彩色濾光片，而下基板100集 成有薄膜晶體管，上下基板外側通常還粘貼有偏光片300。參照圖2所示，現有技術薄膜晶體管液晶顯示器的一種下基板結構包括多條交 叉的掃描線111和數據線121，以及由多條掃描線111和數據線121定義的像素單元陣列， 所述掃描線111由掃描線驅動電路110控制，數據線121由數據線驅動電路120控制。其 中，所述像素單元進一步包括像素電極140，以及與像素電極140相連的薄膜晶體管130。 數據線121上的顯示信號在薄膜晶體管130導通時傳輸至像素電極140，而薄膜晶體管130 的導通與否則由掃描線111控制。并且，掃描線驅動電路110的硬件開銷由掃描線111的數量決定，而數據線驅動電 路120的硬件開銷由數據線121的數量決定。通常來說，掃描線驅動電路110的成本比數 據線驅動電路120的成本低，且易于集成在下基板100上。因此，對于同樣解析度的薄膜晶 體管液晶顯示器而言，增加掃描線111的數量且減少數據線121的數量，是節省薄膜晶體管 液晶顯示器整體成本的有效方法。參照圖3所示，現有技術的一種采用增加掃描線數量減少數據線數量的設計的下 基板結構包括多條交叉的掃描線和數據線，以及由多條掃描線和數據線定義的像素單元 陣列。如圖每行像素電極140是由2根掃描線111控制的。若定義每行左起為第一像素， 則每行第一像素、第三像素等奇數像素均是由掃描線111-1或掃描線111-3等奇數行掃描 線驅動的；每行第二像素、第四像素等偶數像素均是由掃描線111-2或掃描線111-4等偶數 掃描線驅動的。參照圖4所示，以圖3中第一行像素單元為例，截取共用同一根數據線121的像素 結構進一步說明。所述像素結構中，數據線121左側薄膜晶體管的柵電極與掃描線111-1 相連，且與掃描線111-1為同一金屬層，所述左側薄膜晶體管的源電極與數據線121相連， 且與數據線121為同一金屬層，所述左側薄膜晶體管的漏電極130-1與像素電極140通過 過孔130-2相連。數據線121右側薄膜晶體管的柵電極與掃描線111-2相連，且與掃描線 111-2為同一金屬層，所述右側薄膜晶體管的源電極與數據線121相連，且與數據線121為 同一金屬層，所述右側薄膜晶體管的漏電極130-3與像素電極140通過過孔130-4相連。上述像素結構中，薄膜晶體管的柵電極金屬層與漏電極金屬層重疊部分會產生柵 漏寄生電容Cgd，所述柵漏寄生電容Cgd對像素跳變電壓影響很大，以AVp表示所述像素跳變電壓，其可由下述公式計算Δ Vp = {(Cgd)/(Clc+Cst+Cgd)}*Vg，其中，Clc為液晶產生的電容，Cst為存儲電容，Vg為掃描線上電壓。以CgdLl表示數據線121左側薄膜晶體管對應的所述柵漏寄生電容，以CgdRl表 示數據線121右側薄膜晶體管對應的所述柵漏寄生電容。在理想生產工藝條件下，CgdLl = CgdRl，則數據線121兩側像素的像素跳變電壓一致，顯示畫面正常。然而，在實際生產時，曝光不可避免地會出現對位偏差，當柵電極金屬層與漏電極 金屬層曝光產生對位偏差時，所述數據線121兩側的薄膜晶體管對應的柵漏寄生電容就會 不相等(CgdLl Φ CgdRl)，則所述數據線121兩側像素的像素跳變電壓就不一致，導致顯示 畫面出現異常。對由于曝光的對位偏差導致的顯示畫面異常的問題，現有技術提出了多種解決方 案。例如，參照圖5所示，現有技術的一種解決方法，對應圖3中下基板的第一行像素單元 舉例，將數據線121左側的薄膜晶體管的漏電極130-6的金屬層與柵電極130-5的金屬層 的重疊部分沿數據線121方向加長；將數據線121右側的薄膜晶體管的漏電極130-8的金 屬層與柵電極130-7的金屬層的重疊部分沿數據線121方向加長。這樣，只要保證所述加 長的重疊部分的面積大于沿掃描線方向的對位偏差所減小的重疊面積，就能保證數據線左 右兩側的薄膜晶體管的柵電極金屬層和漏電極金屬層的重疊部分在發生對位偏差后仍然 是相等的，即柵漏寄生電容CgdL2 = CgdR2。從而，使得所述數據線121兩側像素的像素跳 變電壓一致，避免顯示畫面異常。上述解決方法對于小尺寸的薄膜晶體管液晶顯示器的像素結構是適用的，但是對 大尺寸的薄膜晶體管液晶顯示器而言，例如圖5所示的像素結構中單個薄膜晶體管驅動像 素電極的設計，其像素驅動能力顯然是不足的。
發明內容
本發明解決現有技術薄膜晶體管液晶顯示器的像素結構驅動能力不足和對位偏 差影響顯示效果問題，并且可以降低數據線驅動成本和因數據線斷線引起的不良。為解決上述問題，本發明提供一種薄膜晶體管液晶顯示器，包括上基板、下基板 及上基板和下基板間的液晶層，所述下基板上具有像素圖形層，所述像素圖形層包括交叉 排列的掃描線和數據線，以及由掃描線和數據線定義出的多個像素單元，其中，每行像素單 元對應兩條掃描線，每行像素單元由兩條掃描線控制驅動，所述像素單元包括像素電極及 共同驅動所述像素電極的一對薄膜晶體管，所述一對薄膜晶體管柵電極連接同一掃描線且 柵電極與漏電極的重疊面積沿掃描線方向互補，所述一對薄膜晶體管中的兩個薄膜晶體管 的源電極分別連接不同數據線。與現有技術相比，上述薄膜晶體管液晶顯示器具有以下優點驅動像素電極的每 對薄膜晶體管的柵電極與漏電極的重疊面積沿掃描線方向互補，則當制造時的曝光產生對 位偏差時，當其中一個薄膜晶體管的柵漏寄生電容減小的時候，另一個薄膜晶體管的柵漏 寄生電容則以相同的比例增大。因此，每個像素單元中的柵漏寄生電容的總值始終不變，避 免了各個像素單元的像素跳變電壓不同而導致的顯示畫面異常。并且，每個像素單元中的像素電極至少由一對薄膜晶體管驅動，也增大了像素的驅動能力。
圖1是現有技術的一種典型的薄膜晶體管液晶顯示器結構示意圖；圖2是現有技術薄膜晶體管液晶顯示器的一種下基板結構示意圖；圖3是現有技術的一種采用增加掃描線數量減少數據線數量的設計的下基板結 構示意圖；圖4是圖3所示下基板中像素結構局部示意圖；圖5是現有技術一種解決對位偏差的下基板局部像素結構示意圖；圖6是本發明薄膜晶體管液晶顯示器的第一種實施例中像素結構的示意圖；圖7是本發明薄膜晶體管液晶顯示器的第三種實施例中像素圖形層的示意圖；圖8是本發明薄膜晶體管液晶顯示器的第三種實施例中像素圖形層的局部等效 電路示意圖。
具體實施例方式通過對現有技術的研究可以發現，若想在降低數據線驅動成本的同時獲得更大的 像素驅動能力，可以通過多個薄膜晶體管或U型薄膜晶體管的方式來實現。而為了同時解 決對位偏差造成對顯示效果影響的問題，多個薄膜晶體管無疑是更好的選擇。在一個像素 單元內，只需使得驅動像素電極的薄膜晶體管的數量成對，并且成對的薄膜晶體管各自對 應柵漏寄生電容值能夠互補，應可實現驅動同一像素電極的各個薄膜晶體管的柵漏寄生電 容的總量不變。本發明薄膜晶體管液晶顯示器基于以上分析出發進行了重新設計。根據本發明薄 膜晶體管液晶顯示器的一種實施方式，其包括上基板、下基板及上基板和下基板間的液晶 層，所述下基板上具有像素圖形層，所述像素圖形層包括交叉排列的掃描線和數據線，以及 由掃描線和數據線定義出的多個像素單元，其中，每行像素單元對應兩條掃描線，每行像素 單元由所述兩條掃描線控制驅動，所述像素單元包括像素電極及共同驅動所述像素電極的 一對薄膜晶體管，所述一對薄膜晶體管柵電極連接同一掃描線，且柵電極與漏電極重疊面 積沿掃描線方向互補，所述一對薄膜晶體管中的兩個薄膜晶體管的源電極分別連接不同數 據線。上述薄膜晶體管液晶顯示器的實施方式中，所述一對薄膜晶體管柵電極與漏電極 重疊面積沿掃描線方向互補是指，當其中一個薄膜晶體管柵電極與漏電極的重疊面積沿掃 描線方向減少時，另一個薄膜晶體管柵電極與漏電極的重疊面積沿掃描線方向增加。通過 設計面積互補的成對薄膜晶體管來維持該對薄膜晶體管的柵漏寄生電容總值不變，從而解 決由于曝光的對位偏差引起的顯示畫面異常的問題。所述面積互補的所起到的效果將在后 續進行詳細分析。并且，由于像素電極由成對薄膜晶體管共同驅動，像素驅動能力也獲得了 增加。以下結合附圖對本發明薄膜晶體管液晶顯示器的各種實施例作進一步說明。圖6為本發明薄膜晶體管液晶顯示器的第一種實施例中像素結構的示意圖。如 圖，對于數據線221-1、221-2所包圍的像素單元，其包括像素電極240-1及驅動所述像素電極MO-I的一對薄膜晶體管250-1、250-2。該對薄膜晶體管250-1、250-2的柵電極均與掃 描線211-1相連，源電極分別與數據線221-1、221-2相連，漏電極均通過過孔230-1與像素 電極MO-I相連。而對于數據線221-3、221-4所包圍的像素單元，其包括像素電極M0-2 及驅動所述像素電極M0-2的一對薄膜晶體管250-3、250-4。該對薄膜晶體管250-3、250-4 的柵電極均與掃描線211-2相連，源電極分別與數據線221-3、221-4相連，漏電極均通過過 孔230-2與像素電極240-2相連。其中，所述掃描線的材料可以為鋁或鋁的合金。所述數據線的材料可以為鉬或鉬 鈮合金。所述像素電極的材料可以為透明導電氧化物，例如氧化銦錫或氧化銦鋅。可選地，該對薄膜晶體管中的兩個薄膜晶體管的尺寸可以完全相同，以提供更好 的對稱性。根據上述說明可見，所述相鄰的兩個像素單元均是通過一對薄膜晶體管來驅動像 素電極。結合圖7，所述相鄰的兩個像素單元中的薄膜晶體管250-1、250-2及250-3、250-4 分別通過掃描線211-1、211-2控制。該行像素其他相鄰像素單元也是如此。即該行像素的 全部像素單元經由掃描線211-1、211-2實現交錯控制。進一步分析，將數據線221-1、221_2所包圍的像素單元中的一對薄膜晶體管 250-1、250-2對應的總的柵漏寄生電容以CgdL3表示，將數據線221_3、221_4所包圍的像 素單元中的一對薄膜晶體管250-3、250-4對應的總的柵漏寄生電容以CgdR3表示，設計要 求CgdL3 = CgdR3。假設，當制造所述相鄰像素單元的曝光過程中發生柵電極金屬層和漏 電極金屬層的對位偏差，且所述對位偏差沿掃描線方向指向數據線221-1。則，源極與數據 線221-1相連的薄膜晶體管250-1的柵電極金屬層和漏電極金屬層的重疊面積減小，而源 極與數據線221-2相連的薄膜晶體管250-2的柵電極金屬層和漏電極金屬層的重疊面積則 相應增大。并且，所減小的重疊面積與所增加的重疊面積完全相同。結合柵漏寄生電容分析，源極與數據線221-1相連的薄膜晶體管250-1對應的柵 漏寄生電容值減小，而源極與數據線221-2相連的薄膜晶體管250-2對應的柵漏寄生電容 值則以相同比例增大。因此，數據線221-1、221-2所包圍的像素單元中的一對薄膜晶體管 對應的總的柵漏寄生電容CgdL3的值不變。同理可推得，數據線221-3、221_4所包圍的像素單元中的一對薄膜晶體管250_3、 250-4對應的總的柵漏寄生電容CgdR3的值，在發生柵電極金屬層和漏電極金屬層的對位 偏差時也不變。因此，當發生沿掃描線方向的對位偏差時，所述兩個相鄰像素單元中的薄膜 晶體管各自對應的柵漏寄生電容總值相同。至于曝光時，柵電極金屬層和漏電極金屬層發生沿數據線方向的對位偏差時，所 述相鄰兩個像素單元中的薄膜晶體管的柵電極金屬層和漏電極金屬層的重疊面積都是以 相同的比例增大或減小。相應地，其各自的柵漏寄生電容總值仍然相同。至此，可以發現，當發生上述舉例的對位偏差時，相鄰兩個像素單元中的薄膜晶體 管對應的柵漏寄生電容總值始終相同。因此，相鄰兩個像素單元的像素跳變電壓也相同，避 免了由于相鄰像素單元的像素跳變電壓有差異而導致的顯示畫面異常。進而，還可以發現，由于發生對位偏差時，各像素單元中薄膜晶體管對應的柵漏寄 生電容總值始終不變，因此具有該類結構的產品所有批次對應的柵漏寄生電容總值均相 同，也就是說像素跳變電壓(直流分量)均相同。在后續的工序中，例如gamma校正時只需一個相同的校正程序就可完成全部校正，大大方便了出貨時的校正及能夠保證不同批次產 品的直流分量一致性。本發明薄膜晶體管液晶顯示器的第二種實施例為將第一實施例中每個像素單元 中的一對薄膜晶體管各自連接的數據線也相連且形成回路。本實施例的這一結構在每個像 素單元中最多有一根數據線斷線時，由于除斷線外的回路仍正常提供信號，因此像素單元 中的像素電極仍然能被正常驅動工作。從而，有助于整體提高產品的性能水平及良率。圖8為本發明薄膜晶體管液晶顯示器的第三種實施例中像素圖形層的局部等效 電路示意圖。參照圖8所示，將相鄰兩個像素單元對應的數據線回路再連接起來，并連接至 同一數據線。例如，將受掃描線GifGifGit3控制的一列像素單元對應的數據線回路，與相 鄰的受掃描線GifGpGit2控制的一列像素單元對應的數據線回路連接起來，形成更大的數 據線回路。圖8中的4列像素單元正好最終形成兩個大的數據線回路，分別連接至數據線 Dp1及Ditl如此，減少了最終控制數據線的數據線驅動電路的數量，有助于節省成本。雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術 人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應 當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求
1.一種薄膜晶體管液晶顯示器，包括上基板、下基板及上基板和下基板間的液晶層， 所述下基板上具有像素圖形層，所述像素圖形層包括交叉排列的掃描線和數據線，以及由 掃描線和數據線定義出的多個像素單元，其特征在于，每行像素單元對應兩條掃描線，每行 像素單元由兩條掃描線控制驅動，所述像素單元包括像素電極及共同驅動所述像素電極的 一對薄膜晶體管，所述一對薄膜晶體管柵電極連接同一掃描線且柵電極與漏電極的重疊面 積沿掃描線方向互補，所述一對薄膜晶體管中的兩個薄膜晶體管的源電極分別連接不同數 據線。
2.如權利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，所述一對薄膜晶體管的 兩個薄膜晶體管的漏電極通過同一個過孔連接到像素電極。
3.如權利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，所述一對薄膜晶體管中 兩個薄膜晶體管的尺寸相同。
4.如權利要求3所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，各像素單元中薄膜晶體 管連接的數據線相連，且形成數據線回路。
5.如權利要求4所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，相鄰兩列像素單元的數 據線回路連接至同一數據線。
6.如權利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，所述掃描線的材料為鋁 或鋁的合金。
7.如權利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，所述數據線的材料為鉬 或鉬鈮合金。
8.如權利要求1所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，所述像素電極的材料為 透明導電氧化物。
9.如權利要求8所述的薄膜晶體管液晶顯示器，其特征在于，所述透明導電氧化物為 氧化銦錫或氧化銦鋅。
全文摘要
一種薄膜晶體管液晶顯示器，包括上基板、下基板及上下基板間的液晶層，所述下基板上具有像素圖形層，所述像素圖形層包括交叉排列的掃描線和數據線，以及由掃描線和數據線定義出的多個像素單元，每行像素單元對應兩條掃描線，每行像素單元由兩條掃描線控制驅動，所述像素單元包括像素電極及共同驅動像素電極的一對薄膜晶體管，該對薄膜晶體管柵電極連接同一掃描線且柵、漏電極的重疊面積沿掃描線方向互補，該對薄膜晶體管中的兩個薄膜晶體管的源電極分別連接不同數據線。所述薄膜晶體管液晶顯示器可以避免各個像素單元的像素跳變電壓不同而導致的顯示畫面異常。并且，每個像素單元中的像素電極由一對薄膜晶體管驅動，也增大了像素的驅動能力。
文檔編號G02F1/1368GK102096252SQ20091020103
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月9日 優先權日2009年12月9日
發明者李峻, 趙劍 申請人:上海天馬微電子有限公司