具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述本发明的优选实施例,附图中示出本发明的优选实施例。但是,本发明可以以不同形式实现,不应被理解为局限于这里提出的实施例。而是,提供这些实施例使得本公开将彻底和完整,向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
附图中,为了清晰起见而放大了层、膜和区域的厚度。相似的附图标记始终表示相似的元件。将理解,当提及一元件在另一元件“上”时,它可以直接在另一元件上,或者其间可存在中间元件。相反,当提及一元件“直接”在另一元件“上”时,不存在中间元件。这里使用时,术语“和/或”包括所列出的相关项的一个或更多的任何以及全部组合。
将理解,尽管术语第一、第二、第三等可在这里用来描述各种元件、组元、区域、层和/或部件,但是这些元件、组元、区域、层和/或部件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组元、区域、层或部件与另一元件、组元、区域、层或部件区别开。因此,下面论述的第一元件、组元、区域、层或部件可以称为第二元件、组元、区域、层或部件而不偏离本发明的教导。
这里使用的术语仅是为了描述特定实施例而无意限制本发明。这里使用时,单数形式“一(a、an)”和“该(the)”还有意包括复数形式,除非上下文作出另外说明。还将理解,当术语“组成(comprise、comprising)”或“包括(include、including)”在说明书中使用时说明所陈述的特征、区域、整体(integer)、步骤、操作、元件和/或组元的存在,但是不排除一个或更多其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组元和或其组群(group)的存在或添加。
空间关系术语,例如“之下”、“下方”、“下部”、“之上”、“上部”等可在这里用于容易地说明一个元件或特征与另一元件或特征的关系,如图所示的那样。将理解,空间关系术语有意包括所使用或操作的器件的除了图中所示的取向之外的不同取向。例如,如果图中的器件翻转,那么描述为在其它元件或特征“之下”或“下方”的元件将取向为在其它元件或特征“之上”。因此,示例性术语“下方”可包括之上或之下两种取向。器件可以另外取向(旋转90度或处于其它取向),这里使用的空间关系描述可相应地作出诠释。
除非另外定义,这里所使用的全部术语(包括科技术语)具有与本发明所属领域的一个普通技术人员一般理解的那样相同的意思。还将理解,诸如一般使用的字典中定义的那些的术语应理解为具有与其在现有技术和本公开的背景中的意思一致的意思,而不应在理想化或过度正式的意义上理解,除非这里明确地如此定义。
图1是根据本发明一示例性实施例的示例性LCD的等效电路图,图2是根据本发明一示例性实施例的示例性LCD的示例性像素的等效电路图。
根据本发明一示例性实施例的LCD包括多个显示信号线GL和DL、以及多个与其连接且基本以矩阵形式布置在图1和2所示的电路图中的多个像素,为了清晰起见而图1和2仅示出一个像素。另外,LCD包括TFT阵列面板100、面向TFT阵列面板100的公共电极面板200、以及置于两个面板100和200之间的液晶层3。
显示信号线GL和DL设置在TFT阵列面板100上且包括用于将栅极信号(也称为“扫描信号”)从栅极驱动器(未示出)传输到每个像素中的开关元件Q的多条栅极线GL、以及用于将数据信号从数据驱动器(未示出)传输到每个像素中的开关元件Q的多条数据线DL。栅极线GL基本沿行方向且基本彼此平行地延伸,数据线DL基本沿列方向且基本彼此平行地延伸。因此栅极线GL基本垂直于数据线DL延伸。
每个像素包括连接到栅极线GL和数据线DL的开关元件Q、透射LC电容器CLC0、第一反射LC电容器CLC1、辅助电容器CAUX、存储电容器CST、以及连接到辅助电容器CAUX的第二反射LC电容器CLC2。存储电容器CST可被省略。
诸如薄膜晶体管(“TFT”)的开关元件Q设置在TFT阵列面板100上每个像素内且具有三个端子:连接到栅极线GL之一的控制端子(栅电极);连接到数据线DL之一的输入端子(源电极);以及连接到透射LC电容器CLC0、第一反射LC电容器CLC1、辅助电容器CAUX、以及存储电容器CST的输出端子(漏极电极)。
参照图2,透射LC电容器CLC0包括设置在TFT阵列面板100上的透射电极192和设置在公共电极面板200上的公共电极270作为两个端子。LC层3设置在两个电极192和270之间且用作透射LC电容器CLC0的电介质。透射电极192连接到开关元件Q的输出端子,公共电极270被提供以公共电压Vcom且覆盖公共电极面板200的整个表面或基本整个表面。在一供选实施例中,公共电极270可设置在TFT阵列面板100上,两个电极192和270可具有条形或带形。
第一反射LC电容器CLC1包括设置在TFT阵列面板100上的第一反射电极194和公共电极270作为两个端子。设置在两个电极194和270之间的LC层3用作第一反射LC电容器CLC1的电介质。第一反射电极194经透射电极192连接到开关元件Q的输出端子。
第二反射LC电容器CLC2包括设置在TFT阵列面板100上的第二反射电极196和公共电极270作为两个端子。设置在两个电极196和270之间的LC层3用作第二反射LC电容器CLC2的电介质。第二反射电极196连接到辅助电容器CAUX,但是与透射电极192和第一反射电极194电隔离。
辅助电容器CAUX包括:第二反射电极196或连接到第二反射电极196的导体(未示出);以及透射电极192、第一反射电极194和连接到第一反射电极194的导体(未示出)之一,其通过绝缘体交迭第二反射电极196或连接到第二反射电极196的导体。下面将进一步描述辅助电容器CAUX的示例性实施例。
经开关元件Q施加的与图像信号对应的数据电压与公共电压Vcom之间的差表示为跨过透射LC电容器CLC0和第一反射LC电容器CLC1的电压,其分别被称为像素电压。
像素电压施加在第二反射LC电容器CLC2和辅助电容器CAUX之间,第二反射LC电容器CLC2和辅助电容器CAUX分担该像素电压。由此,跨过第二反射LC电容器CLC2的电压小于像素电压。
LC电容器CLC中的LC分子具有依赖于像素电压大小的取向,且分子取向确定穿过LC层3的光的偏振。偏振器,例如设置在TFT阵列面板100和/或公共电极面板200的外表面上的偏振器,将光偏振转化为光透射,使得像素PX显示图像数据DAT表示的亮度。
辅助电容器CAUX与第二反射LC电容器CLC2一起分担施加在公共电极270与第一反射电极194或透射电极192之间的电压。因此,施加到第二反射LC电容器CLC2的电压小于施加到第一反射LC电容器CLC1的电压。
根据本发明一示例性实施例的透射反射型LCD包括多个透射区域TA和多个第一和第二反射区域RA1和RA2,其中每个像素区域包括一透射区域TA以及一第一和第二反射区域RA1和RA2。每个透射区域TA由透射电极192定义,每个第一和第二反射区域RA1和RA2分别由第一和第二反射电极194和196定义。分别在暴露部分之下或之上设置有透射电极192的部分是透射区域TA,设置在第一和第二反射电极194和196之下或之上的部分分别是第一和第二反射区域RA1和RA2。
在透射区域TA中,来自设置在TFT阵列面板100之下的背光单元(未示出)的光穿过TFT阵列面板100且然后一次穿过LC层3从而显示所需图像。在第一和第二反射区域RA1和RA2中,外部光例如太阳光入射在公共电极面板200上且穿过它和LC层3以到达第一和第二反射电极194和196。然后,外部光通过第一和第二反射电极194和196被反射且再次穿过LC层3。因此,该光在第一和第二反射区域RA1和RA2两次穿过LC层3。
存储电容器CST是用于LC电容器CLC0、CLC1和CLC2的辅助电容器。存储电容器CST包括透射电极192或第一反射电极194以及存储电极(未示出),存储电极设置在TFT阵列面板100上、通过形成在其间的绝缘体交迭透射电极192或第一反射电极194,且被提供以预定电压例如公共电压Vcom。替代地,存储电容器CST包括透射电极192或第一反射电极194以及称为前栅极线(previous gate line)的相邻栅极线,该栅极线通过形成在其间的绝缘体交迭透射电极192或第一反射电极194。
接着,参照图3至5描述根据本发明的示例性实施例的示例性LCD的层结构。
图3是图2所示的示例性LCD的示例性剖视图,图4和5分别是图2所示的LCD的示例性实现的其它示例性剖视图。
图3至5示出根据本发明的示例性实施例的示例性LCD的剖视图。
参照图3,TFT阵列面板100具有形成在绝缘基板110上的存储电极137、覆盖存储电极137且暴露部分绝缘基板110的栅极绝缘层140、以及形成在栅极绝缘层140上的开关元件Q的输出电极170。存储电容器CST形成在存储电极137与输出电极170之间,输出电极170交迭存储电极137。第一绝缘层187a形成在输出电极170和栅极绝缘层140的暴露部分上并具有暴露部分输出电极170的接触孔183。
透射电极192形成在第一绝缘层187a上且通过接触孔183物理和电连接到输出电极170。第二绝缘层187b形成在部分透射电极192上且设置在第一和第二反射区域RA1和RA2内。第二绝缘层187b可具有凸浮表面(embossed surface)。第一和第二反射电极194和196形成在第二绝缘层187b上。第一反射电极194部分形成在透射电极192上且藉此连接到透射电极192。第一反射电极194与第二反射电极196分隔开。
辅助电容器CAUX形成在透射电极192与第二反射电极196之间。第二绝缘层187b置于透射电极192与第二反射电极196之间。
公共电极面板200包括形成在绝缘基板210上的滤色器230和形成在滤色器230上的公共电极270。在一个示例性实施例中,红、绿和蓝滤色器230可布置在与相邻像素对应的绝缘基板210的区域上。LC层3置于TFT阵列面板100与公共电极面板200之间。
透射LC电容器CLC0包括公共电极270和透射电极192作为两个端子,LC层3作为透射LC电容器CLC0的绝缘体。第一和第二反射LC电容器CLC1和CLC2分别包括第一和第二反射电极194和196以及公共电极270作为两个端子,此时LC层3也作为第一和第二反射LC电容器CLC1和CLC2的绝缘体。
辅助电容器CAUX包括透射电极192和通过第二绝缘层187b交迭透射电极192的第二反射电极196。由于第二绝缘层187b的厚度而产生透射区域TA与第一和第二反射区域RA1和RA2之间的高度差。
下面将参照图4描述根据本发明一示例性实施例的示例性LCD的分层结构的另一示例性实施例。
参照图4,TFT阵列面板100具有形成在绝缘基板110上的存储电极137和辅助电极120,以及形成在存储电极137、辅助电极120和绝缘基板110的暴露部分上的栅极绝缘层140。开关元件Q的输出电极170形成在栅极绝缘层140上且交迭存储电极137和辅助电极120。存储电容器CST包括存储电极137和交迭存储电极137的输出电极170,辅助电容器CAUX形成在辅助电极120和输出电极170之间,输出电极170通过栅极绝缘层140交迭辅助电极120。部分辅助电极120可通过栅极绝缘层140中的开口被暴露。
绝缘层187形成在输出电极170及栅极绝缘层140的暴露部分上。绝缘层187可具有凸浮表面。绝缘层187具有暴露部分输出电极170的接触孔183,栅极绝缘层140和绝缘层187具有暴露部分辅助电极120的接触孔184。
透射电极192以及第一和第二反射电极194和196形成在绝缘层187上,且可以在LCD的相同制造步骤期间形成。第一反射电极194通过接触孔183物理且电连接到输出电极170且连接到透射电极192。第二反射电极196通过接触孔184物理和电连接到辅助电极120,但是与第一反射电极194分隔开。
公共电极面板200包括形成在绝缘基板210上的滤色器230和形成在滤色器230上的公共电极270。在一个示例性实施例中,红、绿和蓝滤色器230可布置在与相邻像素对应的绝缘基板210的区域中。LC层3置于TFT阵列面板100和公共电极面板200之间。特别地,LC层3与公共电极270和透射电极192、第一反射电极194、以及第二反射电极196接触。
透射LC电容器CLC0包括公共电极270和透射电极192作为两个端子,LC层3作为透射LC电容器CLC0的绝缘体。第一和第二反射LC电容器CLC1和CLC2分别包括第一和第二反射电极194和196以及公共电极270作为两个端子。此时LC层3也作为第一和第二反射LC电容器CLC1和CLC2的绝缘体。
辅助电容器CAUX形成在辅助电极120与通过栅极绝缘层140交迭辅助电极120的输出电极170之间以及在输出电极170与通过绝缘层187交迭输出电极170的第二反射电极196之间。与图3不同,在透射区域TA以及第一和第二反射区域RA1和RA2中,单元间隙基本彼此相等,由此简化制造工艺并且通过消除透射和反射区域之间的高台阶而防止图像旋错。
下面将参照图5描述根据本发明一示例性实施例的示例性LCD的分层结构的另一示例性实现。
参照图5,TFT阵列面板100具有形成在绝缘基板110上的存储电极137、以及形成在存储电极137和绝缘基板110的暴露部分上的栅极绝缘层140。开关元件Q的输出电极170形成在栅极绝缘层140上。存储电容器CST包括存储电极137和交迭存储电极137的输出电极170。
绝缘层187形成在输出电极170上以及栅极绝缘层140的暴露部分上。绝缘层187可具有凸浮表面。绝缘层187具有暴露部分输出电极170的接触孔183。
透射电极192以及第一和第二反射电极194和196形成在LCD的相同层内绝缘层187上。第一反射电极194通过接触孔183物理和电连接到输出电极170,且连接到透射电极192。第一反射电极194与第二反射电极196分隔开。
公共电极面板200包括形成在绝缘基板210上的滤色器230和形成在滤色器230上的公共电极270,例如形成在LCD的每个像素区域中的多个红、绿和蓝滤色器之一。LC层3置于TFT阵列面板100和公共电极面板200之间,使得LC层3接触公共电极270和透射电极192以及第一和第二反射电极194、196。
透射LC电容器CLC0包括公共电极270和透射电极192作为两个端子,LC层3作为透射LC电容器CLC0的绝缘体。第一和第二反射LC电容器CLC1和CLC2分别包括第一和第二反射电极194和196以及公共电极270作为两个端子,且此时LC层也作为第一和第二反射LC电容器CLC1和CLC2的绝缘体。
辅助电容器CAUX形成在每个输出电极170和通过绝缘层187交迭输出电极170的每个第二反射电极196之间。如在图4所示的示例性实施例中那样,在透射区域TA、以及第一和第二反射区域RA1和RA2中,单元间隙基本彼此相等。
参照图6和7,将描述根据本发明一示例性实施例的示例性LCD的示例性实现。
图6是图4所示的示例性LCD的示例性实现的布局图,图7是沿图6的VII-VII线截取的剖视图。
该LCD包括TFT阵列面板100、面向TFT阵列面板100的公共电极面板200、以及置于面板100和200之间的LC层3。
首先,描述TFT阵列面板100。
多条栅极线121、存储电极线131、以及辅助电极126形成在由诸如但不限于透明玻璃或塑料的材料制成的绝缘基板110上。
栅极线121传输栅极信号且沿横向基本彼此平行地延伸。每条栅极线121包括向上、沿基本垂直于横向的方向朝向像素区域凸出的多个栅电极124,以及具有大面积用于与另一层或外部驱动电路接触的端部129。用于产生栅极信号的栅极驱动电路(未示出)可安装在柔性印刷电路(“FPC”)膜(未示出)上,该柔性印刷电路膜可附着到基板110、直接安装在基板110上、或者与基板110集成。栅极线121可延伸为连接到驱动电路,该驱动电路可集成在基板110上。
存储电极线131被提供以预定电压且基本平行于栅极线121延伸。每条存储电极线131设置在两相邻栅极线121之间且接近于所述两相邻栅极线121中下面的栅极线121。换言之,存储电极线131不均匀地分开每个像素区域。每条存储电极线131包括向上和向下即在朝向两个相邻栅极线121的方向上扩展的多个存储电极137。供选地,存储电极线131可具有各种形状和布置。
每个辅助电极126设置在包括栅极电极124的栅极线121与存储电极线131之间且与栅极线121和存储电极线131分隔开预定距离。
栅极线121、存储电极线131、以及辅助电极126优选由含铝Al金属例如Al和Al合金、含银Ag金属例如Ag和Ag合金、含铜Cu金属例如Cu和Cu合金、含钼Mo金属例如Mo和Mo合金、铬Cr、钽Ta或钛Ti制成。但是,栅极线121、存储电极线131、以及辅助电极126可具有多层结构,该多层结构包括具有不同物理特性的两导电膜(未示出)。在这样的多层结构中,所述两层膜之一优选由包括含Al金属、含Ag金属、以及含Cu金属的低电阻率金属制成以减小信号延迟和电压降,而另一层膜优选由诸如含Mo金属、Cr、Ta或Ti的材料制成,其具有与诸如铟锡氧化物(“ITO”)或铟锌氧化物(“IZO”)的其它材料的良好的物理、化学和电接触特性。两层膜的组合的可接受的示例包括下Cr膜和上Al(合金)膜以及下Al(合金)膜和上Mo(合金)膜。虽然已经描述了特定示例性实施例,但是应理解,栅极线121、存储电极线131、以及辅助电极126可以由各种金属或导体制成。
栅极线121、存储电极线131、以及辅助电极126的侧面相对于基板110的表面倾斜,其倾斜角在约30到约80度的范围。
优选但不限于由硅氮化物(SiNx)或硅氧化物(SiOx)制成的栅极绝缘层140形成在栅极线121、存储电极线131、以及辅助电极126上。栅极绝缘层140还可形成在绝缘基板110的暴露部分上。
优选由氢化非晶硅(缩写为“a-Si”)或多晶硅制成的多个半导体条151形成在栅极绝缘层140上。每个半导体条151基本沿纵向延伸,基本垂直于栅极线121的横向,且包括朝向栅极电极124伸出的多个突出部154。半导体条151在栅极线121附近变宽,使得半导体条151覆盖栅极线121的大区域。
多个欧姆接触条和岛161和165形成在半导体条151上。欧姆接触条和岛161和165优选由重掺杂以n型杂质例如磷的n+氢化a-Si制成,或者它们可以由硅化物制成。每个欧姆接触条161包括多个突出部163,突出部163和欧姆接触岛165成对位于半导体条151的突出部154上,突出部163与欧姆接触岛165间隔开,从而经突出部154形成沟道区域。
半导体条151以及欧姆接触161和165的侧面相对于基板110的表面倾斜,其倾斜角优选在约30到约80度的范围。
多条数据线171和与数据线171分隔开的多个漏极电极175形成在欧姆接触161和165上且在栅极绝缘层140上。
数据线171传输数据信号且基本沿纵向延伸从而交叉栅极线121和存储电极线131。每条数据线171包括朝向栅极电极124凸出的多个源极电极173、以及具有大的面积用于与另一层或外部驱动电路接触的端部179。用于产生数据信号的数据驱动电路(未示出)可安装在FPC膜(未示出)上,FPC膜可附着到基板110、直接安装在基板110上、或者与基板110集成在一起。数据线171可延伸从而连接到可与基板110集成的驱动电路。
漏极电极175相关于栅极电极124与源极电极173相对地设置。漏极电极175交迭欧姆接触岛165,源极电极173交迭欧姆接触突出部163。每个漏极电极175具有交迭存储电极137、辅助电极126、以及栅极电极124的扩展部(expansion)177。扩展部177具有矩形形状且包括与栅极线121相邻的凹入部分。扩展部177具有暴露辅助电极126的开口178。
栅极电极124、源极电极173、以及漏极电极175与半导体条151的突出部154一起形成TFT,该TFT具有形成在突出部154中的沟道,其设置于源极电极173和漏极电极175之间且在欧姆接触突出部163与欧姆接触岛165之间。
数据线171和漏极电极175优选由难熔金属(refractory metal)例如Cr、Mo、Ta、Ti、或它们的合金。替代地,它们可以具有包括难熔金属膜(未示出)和低电阻率膜(未示出)的多层结构。这样的多层结构的可接受的例子包括具有下Cr/Mo(合金)膜和上Al(合金)膜的双层结构,下Mo(合金)膜、中间Al(合金)膜、以及上Mo(合金)膜的三层结构。虽然描述了特定的示例性实施例,但是应理解,数据线171和漏极电极175可以由各种金属或导体制成。
数据线171和漏极电极175优选具有倾斜的边缘轮廓,其倾斜角在约30至约80度的范围。
欧姆接触161和165仅置于下面的半导体条151与上面的导体171和175之间且减小其间的接触电阻。尽管半导体条151在大多数位置窄于数据线171,但是半导体条151的宽度如上所述在栅极线121附近变大,以平滑表面的轮廓,由此防止数据线171的不连续。半导体条151包括未被数据线171和漏极电极175覆盖的一些暴露部分,例如突出部154的位于源极电极173与漏极电极175之间的部分。
钝化层180形成在数据线171、漏极电极175和半导体条151的暴露部分上、以及在栅极绝缘层140的暴露部分上。钝化层180包括设置在数据线171、漏极电极175、半导体条151的暴露部分、以及栅极绝缘层140的暴露部分上且优选由无机绝缘体例如硅氮化物或硅氧化物制成的下钝化膜180p、以及设置在下钝化膜180p上且优选由有机绝缘体制成的上钝化膜180q。优选地,上钝化膜180q可具有小于约4.0的介电常数、以及光敏性。上钝化膜180q可具有凸浮表面。替代地,钝化膜180可具有优选由无机或有机绝缘体制成的单层结构。
上钝化膜180q分别在栅极线121和数据线171的端部129和179上被去除,从而暴露下钝化膜180p。
钝化层180具有分别暴露数据线171的端部179和漏极电极175的扩展部177的多个接触孔182和185。钝化层180和栅极绝缘层140具有暴露栅极线121的端部129的多个接触孔181和暴露辅助电极126的多个接触孔186。每个接触孔186形成在漏极电极175的扩展部177的开口178中且其间用足够的间隙与开口178的边界分隔开。
多个第一和第二像素电极191和195以及多个接触辅助件81和82形成在钝化层180上。
第一和第二像素电极191和195彼此分隔开且沿上钝化膜180q的凸浮表面成曲形。即,第一和第二像素电极191和195与上钝化膜180q具有相同的不平上表面。每个第一像素电极191包括透射电极192和其上的第一反射电极194,每个第二像素电极195包括透射电极193和其上的第二反射电极196。第一反射电极194设置在透射电极192的仅一部分上,从而暴露透射电极192的其余部分。然而,第二反射电极196覆盖透射电极193的整个表面。透射电极192和193优选由透明导体例如ITO或IZO制成,反射电极194和196优选由反射导体例如Ag、Al、Cr、或者它们的合金制成。
替代地,反射电极194和196可具有双层结构,包括具有低电阻率的上反射膜,例如Al、Ag、或者其合金,以及由含Mo金属、Cr、Ta、或Ti制成的下膜,其具有良好的与ITO或IZO的接触特性。
如图6所示,每个像素具有透射区域TA以及第一和第二反射区域RA1和RA2。特别地,透射区域TA位于通过去除第一反射电极194而暴露透射电极192的部分的上和下区域,第一反射区域RA1位于第一反射电极194的上和下区域,第二反射区域RA2位于第二反射电极196的上和下区域。
在一个像素中,透射区域TA、第一反射区域RA1、以及第二反射区域RA2自前栅极线121顺序设置。如图7所示,遍及透射区域TA以及第一和第二反射区域RA1和RA2,像素的整个区域中单元间隙基本一致。
第一像素电极191通过接触孔185物理且电连接到漏极电极175的扩展部177,使得第一像素电极191接收来自漏极电极175的数据信号。特别地,透射电极192通过接触孔185直接接触扩展部177。被提供以数据电压的第一像素电极191与被提供以公共电压的公共电极面板200的公共电极270共同作用产生电场,其确定设置在两个电极191和270之间的LC层3的LC分子(未示出)的取向,从而调节穿过LC层3的入射光的偏振。
暴露的透射电极192和公共电极270形成透射LC电容器CLC0,第一反射电极194和公共电极270形成第一反射LC电容器CLC1,其在TFT关闭之后存储所施加的电压。
第一像素电极191和与其连接的漏极电极175的扩展部177交迭包括存储电极137的存储电极线131。像素电极191、与其连接的漏极电极175和存储电极线131分别形成存储电容器CST,其增强了LC电容器CLC0和CLC1的电压存储能力。
漏极电极175的扩展部177交迭辅助电极126和第二像素电极195,从而形成辅助电容器CAUX。第二像素电极195由于辅助电容器CAUX而从漏极电极175接收比数据电压低的电压。
第二像素电极195通过其中透射电极193直接接触辅助电极126的接触孔186物理且电连接到辅助电极126,使得第二像素电极195通过辅助电容器CAUX接收比数据电压低的电压。
被提供以比数据电压低的电压的第二像素电极195与公共电极270共同作用产生电场,这使置于其间的LC层3中的LC分子改变方向。第二反射LC电容器CLC2形成在第二像素电极195与公共电极270之间,第二反射LC电容器CLC2串联连接到辅助电容器CAUX。
在透射区域TA中,来自LCD的背侧即TFT阵列面板100的入射光穿透到LCD的前侧即公共电极面板200,同时穿过LC层3以显示图像。在反射区域RA1和RA2,从LCD的前侧即从公共电极面板200入射的光穿过LC层3且然后被第一和第二反射电极194和196反射从而再次穿过LC层3,然后它再次穿过前侧以显示图像。光的反射效率通过反射电极194和196的凸浮表面而被增强。
接触辅助件81和82分别通过接触孔181和182连接到栅极线121的端部129和数据线171的端部179。接触辅助件81和82保护端部129和179且增强端部129和179与外部器件之间的粘合性。
下面是对公共电极面板200的描述。
用于防止光泄漏的称为黑矩阵的光阻挡部件220形成在由诸如但不限于透明玻璃或塑料的材料制成的绝缘基板210上。
光阻挡部件220具有面向第一和第二像素电极191和195且防止两个相邻像素之间的光泄漏的多个开口(未示出)。
多个滤色器230也形成在基板210上,它们基本设置在光阻挡部件220围住的区域中。滤色器230可在与沿着像素电极191和195的区域对应的基板210的区域上基本沿纵向延伸。滤色器230可每个表示原色中的一种,例如红、绿和蓝色。
反射区域RA1和RA2中的每个滤色器230包括光孔240。光孔240补偿由于透射穿过滤色器230的光线的数目的差别而导致的反射区域RA1和RA2与透射区域TA之间的色调(color tone)差。替代地,可通过改变透射区域TA以及反射区域RA1和RA2中滤色器230的厚度来补偿色调差。填料填充在光孔240中用于平坦化滤色器230的表面,由此减小由于光孔240而导致的高度差。
公共电极270形成在滤色器230和光阻挡部件220上。公共电极270优选由透明导电材料例如但不限于ITO或IZO制成。
配向层(alignment layer)(未示出)可涂覆在面板100和200的内表面上,偏振器(未示出)可设置在面板100和200的外表面上。根据液晶层3的排列方向,偏振器可调节外部分别向面板100和200中提供的光的传输方向。偏振器可使其第一和第二偏振轴基本彼此垂直。
LC层3经历垂直配向或水平配向。
多个间隔物(未示出)可形成在TFT阵列面板100和公共电极面板200之间,从而形成其间的预定间隙。
另外,LCD的TFT阵列面板100和公共电极面板200可用密封剂密封。密封剂设置在公共电极面板200的边界。
接着,参照图8和9描述根据本发明一示例性实施例的示例性LCD的另一示例性实施例。
图8是图4所示的示例性LCD的另一示例性实现的布局图,图9是沿图8的IX-IX线截取的剖视图。参照图8和9,根据此示例性实施例的TFT阵列面板100和公共电极面板200的分层结构与图6和7所示的那些基本相同,因此相似的附图标记将用于表示相似的元件。
如前一实施例中那样,LCD包括TFT阵列面板100、面向TFT阵列面板100的公共电极面板200、以及置于面板100和200之间的LC层3。
首先,下面将描述TFT阵列面板100。
包括多个栅极电极124和端部129的多条栅极线121、包括存储电极137的多条存储电极线131、以及多个第一辅助电极127形成在绝缘基板110上。
存储电极137位于非常接近两条相邻栅极线121中的下者,第一辅助电极127与存储电极137分隔开且位于非常接近于两条相邻栅极线121中的上者。第一辅助电极127由与用于形成栅极线121和存储电极线131的相同的金属制成,且可具有多层结构。
栅极绝缘层140、包括多个突出部154的多个半导体条151、以及多个欧姆接触条161和岛165顺序形成在栅极线121、存储电极线131、第一辅助电极127、以及基板110的暴露部分上。
包括源极电极173和端部179的多条数据线171、包括扩展部177且与数据线171间隔开的多个漏极电极175、以及多个第二辅助电极176形成在欧姆接触161和165以及栅极绝缘层140上。
第二辅助电极176与数据线171和漏极电极175分隔开,具有与第一辅助电极127几乎相同的平坦形状且在第一辅助电极127上面。每个第二辅助电极176包括开口174。第二辅助电极176由与数据线171和漏极电极175相同的金属制成且可具有多层结构。
包括下钝化膜180p和上钝化膜180q的钝化层180形成在数据线171、漏极电极175、以及半导体条151的暴露部分上,且在栅极绝缘层140的暴露部分上。多个接触孔182、185和188穿过钝化层180设置,分别暴露数据线171的端部179、漏极电极175的扩展部177、以及第二辅助电极176,多个接触孔181和189穿过钝化层180和栅极绝缘层140设置,分别暴露栅极线121的端部129和第一辅助电极127。与图6和7的TFT阵列面板不同,多个接触孔188设置在钝化层180,暴露第二辅助电极176,并且多个接触孔189设置在钝化层180和栅极绝缘层140,暴露第一辅助电极126。接触孔189形成为穿过第二辅助电极176的开口174且以其间足够的间隔与开口174的边界分隔开。
多个第一和第二像素电极191和195以及多个接触辅助件81和82形成在钝化层180上。
第一和第二像素电极191和195彼此分隔开且可以沿着上钝化膜180q的凸浮表面成曲形。每个第一像素电极191包括透射电极192和其上的第一反射电极194,每个第二像素电极195包括透射电极193和其上的第二反射电极196。第一反射电极194仅设置在部分透射电极192上,由此暴露透射电极192的其余部分。然而,第二反射电极196覆盖透射电极193的整个表面。
如图8所示,每个像素具有透射区域TA以及第一和第二反射区域RA1和RA2。特别地,透射区域TA在通过去除第一反射电极194而暴露透射电极192的部分的上和下区域,第一反射电极RA1在第一反射电极194的上和下区域,第二反射区域RA2在第二反射电极196的上和下区域。与图6和7所示的TFT阵列面板不同,第一反射区域RA1设置为相关于透射区域TA与第二反射区域RA2相对。即,第一和第二反射区域RA1和RA2通过透射区域TA分隔开。如图9所示,在透射区域TA以及第一和第二反射区域RA1和RA2中单元间隙彼此相等。
第一像素电极191通过接触孔185物理和电连接到漏极电极175的扩展部177,使得第一像素电极191接收来自漏极电极175的数据电压。特别地,透射电极192通过接触孔185直接接触扩展部177。暴露的透射电极192和公共电极270形成透射LC电容器CLC0,第一反射电极194和公共电极270形成第一反射LC电容器CLC1。
如图8所示,每个透射电极192包括朝向第二反射区域RA2伸出的凸出部。透射电极192的凸出部通过接触孔188物理和电连接到第二辅助电极176,使得透射电极192接收来自第二辅助电极176的数据电压。第二反射区域RA2中的第二反射电极196包括凹状部,其构形为围绕透射电极192的凸出部。
第二辅助电极176交迭第一辅助电极127且被第二像素电极195交迭,从而分别形成辅助电容器CAUX。第二像素电极195从第二辅助电极176接收比数据电压低的电压,因为数据电压被辅助电容器CAUX分担。
第二像素电极195通过接触孔189物理和电连接到第一辅助电极127,使得第二像素电极195通过辅助电容器CAUX接收比数据电压低的电压。
第二反射LC电容器CLC2形成在第二像素电极195与公共电极270之间,第二反射LC电容器CLC2串联连接到辅助电容器CAUX。
现在将描述公共电极面板200。
在公共电极面板200中,称为黑矩阵的光阻挡部件220、多个滤色器230、以及公共电极270形成在绝缘基板210上。滤色器230包括光孔240。图8和9的LCD的元件与图6和7的LCD的元件相同,其详细描述将被省略。
现在将参照图10描述使电压-反射曲线与电压-透射曲线一致的方法。
图10显示曲线图,示出根据本发明一示例性实施例的示例性LCD的电压-透射曲线和电压-反射曲线。
当与图像信号对应的来自数据驱动器(未示出)的数据电压经数据线171通过开关元件Q施加到透射电极192和第一反射电极194时,数据电压和公共电压Vcom之间的电压差V(例如像素电压)形成在透射LC电容器CLC0和第一反射LC电容器CLC1的两个端子之间。然而,由于辅助电容器CAUX,小于像素电压V的电压差V2形成在第二反射LC电容器CLC2的两个端子之间。如上所述,因为数据电压被辅助电容器CAUX分担,第二像素电极195接收比数据电压小的电压。电压差V2由下面的公式1表示。
公式1
电容器CAUX和CLC2中的每个及其电容由相同的附图标记表示。
图10所示的电压-透射曲线VT表示相对于像素电压V的变化的透射区域TA中亮度的变化,第一电压-反射曲线VR1表示相对于像素电压V的变化的反射区域RA中亮度的变化。电压-透射曲线VT和第一电压-反射曲线VR1基于测试面板的测量数据获得。在测试面板中,反射区域RA仅具有一个反射区域,即,第一反射区域RA1,其扩大到第二反射区域RA2。第二电压-反射曲线VR2基于利用公式1通过计算第一反射曲线VR1的数据产生的数据获得。第三电压-反射曲线VR3通过合成第一电压-反射曲线VR1和第二电压-反射曲线VR2获得。图10中所得的曲线VT、VR1和VR2由第一反射区域RA1和第二反射区域RA2的面积比定义。
当第一电压-反射曲线VR1、第二电压-反射曲线VR2、以及第三电压-反射曲线VR3分别由函数R1(V)、R2(V)和R3(V)表示时,函数R3(V)通过下面的公式2获得。
公式2
R3(v)=(1-AR)·RA1(V)+AR·RA2(V)=(1-AR)·RA1(V)+AR·RA1(kV)
其中,
A1和A2分别表示第一和第二反射区域RA1和RA2的面积。即,AR表示第二反射区域RA2相对于整个反射区域的面积比,k表示跨过第二反射LC电容器CLC2的电压V2相对于像素电压V的电压比。
通过改变面积比AR和电压比k进行模拟以获得第三电压-反射曲线VR3,其非常类似于电压-透射曲线VT。
参照模拟结果,当面积比AR在从约0.4到约0.7的范围且电压比k在约0.69到约0.77的范围时,第三电压-反射曲线VR3最接近于电压-透射曲线VT。然而,上述数值可根据限定透射率、反射性等的各种因子而改变,因此可进行其它的模拟以获得最类似于电压-透射曲线VT的第三电压-反射曲线VR3。
用于使电压比k约为0.73的辅助电容器CAUX的电容由下面的公式3计算。
公式3
0.73=CAUX/(CAUX+CLC2)
CAUX=2.7CLC2
即,辅助电容器CAUX的电容变为第二反射LC电容器CLC2的电容的2.7倍。所需的辅助电容器CAUX的电容通过调节辅助电容器CAUX的尺寸、介电常数、电介质的厚度等来获得。
将参照图10和图11至13描述用于使表示红色的像素(“R像素”)、表示绿色的像素(“G像素”)和表示蓝色的像素(“B像素”)的电压-反射曲线分别彼此一致的LCD。R、G和B像素分别表示对于滤色器230具有红滤色器、绿滤色器和蓝滤色器的像素。
图11显示曲线图,示出在根据本发明一示例性实施例的示例性LCD中当分别与R、G和B像素相关的反射面积的面积比彼此相同时的电压-反射曲线,图12是根据本发明一示例性实施例的示例性LCD的示意图,图13显示曲线图,示出在图12所示的示例性LCD中当分别与R、G和B像素相关的反射面积的面积比彼此不同时R、G和B像素的电压-反射曲线。
图11所示的电压-反射曲线VRR、VRG和VRB表示当相关于R、G和B像素第一和第二反射区域RA1和RA2的面积比AR分别彼此相等时,通过合成相关于R、G和B像素的每个的各第一和第二反射区域RA1和RA2的电压-反射曲线(未示出)获得的电压-反射曲线。如图11所示,电压-反射曲线VRR、VRG和VRB彼此不同。反射性是相关于波长的函数。因此,当相同的电压分别施加到R、G和B像素时,B像素的反射性由于蓝光包括在短波长范围中而最大,R像素的反射性由于红光包括在长波长范围中而最小。相关于B像素的电压-反射曲线VRB位于相关于G像素的电压-反射曲线VRG的左侧,相关于R像素的电压-反射曲线VRR位于电压-反射曲线VRG的右侧。图10所示的电压-反射曲线VR1、VR2和VR3是关于R、G和B像素的全部的而不是R、G和B像素的每个的电压-反射曲线。图10所示的电压-反射曲线VR1、VR2和VR3因为改变了的模拟参数例如LC层3的特性、透射区域TA的面积等而不同于图11所示的电压-反射曲线VRR、VRG和VRB。
参照图12,相关于每个R、G和B像素的第一和第二反射区域RA1和RA2的尺寸彼此不同。由此,每个R、G和B像素的第二反射区域RA2相对于总反射区域RA的面积比AR彼此不同,具体地,B像素的第二反射区域RA2的面积比AR最大,R像素的第二反射区域RA2的面积比AR最小。然而,每个R、G和B像素的总反射区域RA相对于透射区域TA的面积比AR彼此相等。
根据图12,因为B像素的第二反射区域RA2的尺寸相对大于B像素的第一反射区域RA1,所以电压-反射曲线VRB右移,因为R像素的第一反射区域RA1的尺寸相对大于R像素的第二反射区域RA2,所以电压-反射曲线VRR左移。结果,通过适当调节每个R、G和B像素的面积比AR,电压-反射曲线VRR、VRG和VRB彼此一致。
作为模拟结果,当电压比k为0.70且R、G和B像素的面积比AR分别为0.43、0.6和0.72时,电压-反射曲线VRR、VRG和VRB彼此一致,如图13所示。当然,电压-反射曲线VRR、VRG和VRB与每个R、G和B像素的电压-透射曲线一致。
对于每个R、G和B像素辅助电容器CAUX的电容可以不同。跨过第二反射LC电容器CLC2的电压V2相对于像素电压V的电压比k可以基于辅助电容器CAUX的电容而改变,从而电压-反射曲线VRR、VRG和VRB可以彼此一致。相关于每个R、G和B像素的面积比AR和电压比k可以分别彼此不同。
如上所述,滤色器230可过滤三种颜色例如红、绿和蓝之一,但是替代地,三种颜色可以是黄、青(cyan)和品红。在此情况下,三种像素的每个的反射面积相对于总面积的面积比AR彼此不同。
根据本发明的示例性实施例,每个反射区域分为两个子区。数据电压施加到两个子区之一,低于数据电压的电压施加到另一子区。因此,提供一种LCD,其具有彼此一致的反射模式和透射模式的伽马曲线以及基本一致的单元间隙。
通过改变每个R、G和B像素中反射区域的面积比,R、G和B像素的每个的电压-反射曲线彼此一致,从而获得与透射模式和反射模式无关的一致图像。
尽管上面详细描述了本发明的示例性实施例,但是应清楚明白,本领域技术人员所知的这里教导的基本发明概念的许多变型和/或改变仍将落入所附权利要求定义的本发明的思想和范围内。