[发明专利]液晶显示器

说明书

本分案申请是基于申请号为02159341.8，申请日为2002年12月26日，发明名称为“液晶显示器”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及液晶显示器(LCD)，特别是有源矩阵型的TFT LCD，它采用TFT(薄膜晶体管)作为每个象素的转换元件。

背景技术

由于LCD能够提供足以使其代替这一领域的典型显示器CRT的显示质量，LCD市场正在迅速增长。他们被用于各种阅读器，便携式电话，PDA(个人数字助理)和笔记本个人电脑上，除此之外，考虑到他们具有平面优点，也被用在家用电脑显示器和电视机接收器上。因而LCD作为显示器其大小从对角线长2英寸的小屏幕到对角线长40英寸的大屏幕不等。越来越多的LCD在许多领域被用作能够显示静态图象和动态图象的彩色显示器。

至于LCD技术发展趋势，主流已从每个象素没有转换元件的无源矩阵型转到具有转换元件诸如TFT的有源矩阵。此外，至于有源矩阵型LCD象素中TFT的沟道材料(半导体有源层)，用具有更高载流子迁移率的p-Si(多晶硅)取代a-Si(非晶硅)。

现在简要描述TFT LCD的结构。以采用背光单元的透射型TFTLCD作为例子来说，TFT衬底(阵列衬底)是诸如玻璃衬底之类的透明绝缘衬底，它和其对面衬底以某种预定元件间距面对面结合在一起，液晶就封在这两个衬底之间。大量象素电极以矩阵形式设置在TFT衬底上，TFT连到每个象素电极上。公共电极设置在对面衬底上。在彩色显示器LCD情形中，滤色镜(CF)形成在TFT衬底上或对面衬底上。校准薄膜设置在衬底和液晶层之间。例如具有交叉Nicols结构的起偏器设置在两个衬底之外。

图7是相关技术中一个TFT LCD象素的等效电路。如图7所示，TFT栅极G与栅总线Lg相连。TFT的源极S与象素电极Pe相连，漏极D与数据总线Ld相连。液晶层lc夹在象素电极Pe和公共电极Ce之间以形成液晶电容Clc。存储电容Cs和液晶电容实际上是并联的，但图上没有画出。

栅电压Vg通过栅总线驱动电路施加在栅总线Lg上，栅总线驱动电路图上没有显示出来。灰度电压Vd通过数据总线驱动电路施加在数据总线上，数据总线驱动电路图上没有显示出来。公共电压Vcom(＝0V)施加在公共电极Ce上。

液晶lc的电介质物质要么是正各向异性要么是负各向异性，这就导致液晶分子随着施加于其上的电场强度的变化而发生相应旋转。液晶lc的折射率也是各向异性的，这就导致通过液晶层的光相应于液晶分子的旋转而发生极化。因此，当电压施加在象素电极Pe和公共电极Ce之间时，液晶分子随外加电压而旋转，这就导致在液晶lc入口处被起偏器线性极化的光改变极化。因此，调整发光面处通过起偏器的光量来显示色调。

普通液晶材料能承受大约5V的电压，如果电场只在某一方向持续加在液晶lc上，液晶材料就会退化。为了防止这种现象发生，液晶驱动电场在某一预定周期中极性反转而施加在液晶lc上。一般来说，使用帧反转驱动，其中在显示帧的周期中进行极性反转。

每个象素均有独立的象素电极Pe，一个单独的电极用来作为公共电极Ce，由所有象素共享。一种驱动方法如图8所示，这种方法利用公共电极Ce来获得帧反转驱动。图8中水平方向表示时间，垂直方向表示电压，这样来表示栅电压Vg、灰度电压Vd和公共电压Vcom的关系。

如图8所示，公共电压(公共电极电势)Vcom(＝0V)为一常数。灰度电压在公共电压±2.5V范围内波动，它施加在数据总线Ld上。在图8所显示的状态中灰度电压Vd(数值)为一绝对值V0＝2.5V，它在每帧fn中被输出到数据总线上，在每帧中电压极性被反转。

当连接到栅总线的n沟道型TFT处于关闭状态时，输出电压Vg(off)为一比最大负灰度电压Vd＝-V0(V)小V1(绝对值)的绝对值。当TFT处于开状态时，输出电压Vg(on)为一比最大正灰度电压Vd＝+V0(V)大V2(绝对值)的绝对值。这样，TFT处于开状态时，电势Vg＝Vg(on)的栅脉冲被输出到栅总线Lg上。栅脉冲高度为V1+2×V0+V2。当关电流几乎断开时，电压V1一定会增大，由于要保持积累电荷和数据重写速度，当开电流小时，电压V2一定会增加。因此，通常使用大约13V的驱动电压，以保证无论其极性如何，该TFT都能稳定地开和关。