專利名稱：電極裝置、電子紙及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平板顯示技術(shù)，尤其涉及一種能以較少薄膜場效應(yīng)晶體管
(Thin Film Transistor, TFT)電極完成較多子像素控制的電極裝置及電子 紙。
背景技術(shù)：
隨著顯示技術(shù)的迅速發(fā)展，陰極射線管(Crystal Ray Tube, CRT)顯示 器已經(jīng)被液晶顯示器(LCD)、有源電子紙(E-paper)所取代。電子紙的原 理模型有E-ink的微膠嚢技術(shù)、普利斯通的電子粉流體技術(shù)、SIPIX的微杯 技術(shù)、膽甾相液晶等。其中，LCD已成為顯示產(chǎn)品的主流；電子紙也以其綠 色環(huán)保、無紙化辦公的理念漸入人心。而無論對于LCD還是電子紙，電極部 分的設(shè)計都尤為重要。
現(xiàn)有技術(shù)中，LCD電極部分的結(jié)構(gòu)為TFT陣列電極基板位于液晶材料的 一側(cè)，公共電極位于液晶材料的另一側(cè)。如，在采用了鍥形等新結(jié)構(gòu)的平面 舉爭才灸(In—Plane Switching, IPS )面^反、垂直酉己向^支術(shù)(Ver t ical Alignment, VA)面板等顯示產(chǎn)品中，每個亞像素都至少需要一對TFT電極，使得顯示器 的分辨率由于TFT電極過多而受限。
同LCD—樣，電子紙也需要對像素內(nèi)的材料施加電場來控制色粒的移動 或轉(zhuǎn)動。電極部分同樣采用一側(cè)為TFT電極陣列，另一側(cè)為公用電極的結(jié)構(gòu)。 其中，每個像素(或子像素)都需要一個或者更多TFT電極控制，不利于將 像素(或子像素)做得更小。尤其在電子紙技術(shù)中，如要實現(xiàn)多級灰度，需 采用像素分割法，即將一個像素分割為多個子像素，而電子紙技術(shù)無法像LCD 一樣可以非常容易而精準(zhǔn)地控制單個像素(子像素)實現(xiàn)多級灰度，因此，
3實現(xiàn)的灰度等級越多，就需要將一個像素分割為更多的子像素。這樣，即使 每個子像素只需用一個TFT電極，每個像素也至少需要與子像素個數(shù)相同的
TFT電極數(shù)，大大增加了工藝難度，并使得電子紙的分辨率更低，尤其在電 子紙要實現(xiàn)10級灰度以上時，分辨率最低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種電極裝置、電子紙及液晶顯示器，以實現(xiàn)用 較少的TFT電極完成較多的子像素控制。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電極裝置，包括至少兩個薄膜場效 應(yīng)晶體管TFT電極，其中，
所述TFT電極分上下兩層，分別排列與像素內(nèi)材料層的上下側(cè)；
所述上側(cè)的TFT電極與下側(cè)的TFT電極垂直。
所述上下兩層中可至少有一層由至少兩個TFT電極共同控制一個像素 區(qū)域；所述上下兩層可各有3個TFT電極，形成9個重疊區(qū)域，共同控制 一個像素區(qū)域；所述上下兩層可形成6個重疊區(qū)域，共同控制一個像素區(qū) 域；所述上下兩層中上層可有2個TFT電極，下層可有3個TFT電極，形 成6個重疊區(qū)域；同層的TFT電極面積可不同。
本發(fā)明還提供了 一種電子紙及液晶顯示器，包括上述技術(shù)方案中給出 的任一種電極裝置。
上述技術(shù)方案中，電極裝置通過上下兩層垂直排列的TFT電極，形成電 極重疊區(qū)域，使得上下兩層電極在重疊區(qū)互為對向電極，控制子像素的電場， 因此，每增加一個TFT電極，重疊區(qū)域都成倍增加，使得對于灰度級別顯示 要求較高的電子紙或液晶顯示器(LCD),需要的TFT電極大大減少，從而保 證了較少的TFT電極控制較多的子像素。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明電極裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖2~圖5為本發(fā)明電極裝置實施例一用于不同灰度級別顯示的示意圖； 圖6為本發(fā)明電極裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖7~圖15為本發(fā)明電極裝置實施例二用于不同灰度級別顯示的示意
圖16為本發(fā)明電極裝置實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖17~圖23為本發(fā)明電極裝置實施例三用于不同灰度級別顯示的示意
圖24為本發(fā)明電極裝置實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖25為本發(fā)明電極裝置實施例四用于另一灰度級別顯示的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例電極裝置可包括至少兩個薄膜場效應(yīng)晶體管TFT電極，其 中，所述TFT電極分上下兩層，分別排列與像素內(nèi)材料層的上下側(cè)；所述 上側(cè)的TFT電極與下側(cè)的TFT電極垂直。
本實施例中，可將TFT及其控制的電極即TFT陣列基板做在上下兩塊 玻璃基板上，且這兩層TFT陣列基板相互垂直排列，其重疊覆蓋區(qū)為電場 控制區(qū)，即每個子像素區(qū)。以一個像素為例，下層基板如有2個TFT電極， 上層基板也有2個與之垂直排列的TFT電極，則構(gòu)成了4個重疊區(qū)，各重 疊區(qū)的上下層電極互為對向電極，控制4個子像素區(qū)域的電場；如下層基 板有3個TFT電極，上層基板有2個與之垂直排列的TFT電極，則構(gòu)成了 6個重疊區(qū)，可控制6個子像素；以此類推，上下各3個TFT電極，則可 有9個重疊區(qū)，可控制9個子像素。從而實現(xiàn)了以較少的TFT電極控制更 多的子像素。
圖1為本發(fā)明電極裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。TFT電極分為上下層，虛線部分為下層基板的電極，實線部分為上層基板的電極。上層包括電極
101、電極102,分別由TFT 103、 TFT 104控制；下層包括電極105、電 極106，分別由TFT107、 TFT108控制，共構(gòu)成了 4個子像素區(qū)域即子像 素區(qū)域109、子像素區(qū)域IIO、子像素區(qū)域111及子像素區(qū)域112的電極 重疊區(qū)，控制像素區(qū)域的電場。
假設(shè)本實施例中的電極裝置設(shè)置于電子紙中，且電子紙中電子墨水的 驅(qū)動電壓為15V，則當(dāng)TFT 107、 TFT 108導(dǎo)通時，下層電極105、電極106 電壓均為15V;而由于TFT 103、 TFT 104處于截止?fàn)顟B(tài)，上層電極105、 電極106電壓均為0V，從而使得4個子像素的電壓都為-15V,電子墨水著 色顆粒移動至底部，4個子像素區(qū)域均顯示白色。
如圖2所示施加電壓時，則子像素區(qū)域109的電壓為15V,電子墨水 著色顆粒移動至頂部，子像素區(qū)域109顯示電子墨水的著色面的顏色；其 他子像素區(qū)域則由于電壓為O或小于電子墨水的驅(qū)動電壓而顯示白色。同 樣，分別如圖3、圖4、圖5所示施加電壓時，則分別有2個、3個、4個 子像素區(qū)域的電壓為15V或大于15V,電壓為15V或大于15V的子像素區(qū) 域中的電子墨水移動至頂，從而實現(xiàn)不同的灰度顯示。
圖6為本發(fā)明電極裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。類似地，虛線部分為下 層基板的電極，實線部分為上層基板的電極，上下分別3排(列)電極， 即，上層包括分別由TFT 604、 TFT 605 、 TFT 606控制的電才及601 、電^L 602、電極603;下層包括分別由TFT 610、 TFT611、 TFT612控制的電極 607、電極608、電極609，共構(gòu)成了 9個子像素區(qū)域即子像素區(qū)域613 ~ 子像素區(qū)域621的電極重疊區(qū)，控制這9個子像素區(qū)域的電場。
同樣，假設(shè)本實施例中的電極裝置設(shè)置于電子紙中，且電子紙中電子 墨水的驅(qū)動電壓為15V，則當(dāng)上下兩側(cè)基板電極電壓如圖6所示時，重疊 區(qū)域的9個子像素區(qū)域的電壓都為-15V，則電子墨水著色顆粒移動至底部， 子像素區(qū)域613~子像素區(qū)域621均顯示白色。如圖7所示施加電壓時，則子像素區(qū)域613的電壓為15V，墨水著色顆粒移動至頂部，顯示黑色。 類似地，分別如圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15 所示施加電壓時，則分別有2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9 個子^f象素區(qū)域的電壓為15V或大于15V，電壓為15V或大于15V的子^象素 區(qū)域的電子墨水將移動至頂，從而實現(xiàn)不同的灰度顯示。
圖16為本發(fā)明電極裝置實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。類似地，虛線部分為 下層基板的電極，實線部分為上層基板的電極。上下分別2排和3列電極， 即，上層包括分別由TFT 1603、 TFT 1604控制的電極1601、電極1602; 下層包括分別由TFT 1608、 TFT 1609、 TFT 1610控制的電極1605、電極 1606、電極1607,共構(gòu)成了 6個子像素區(qū)域即子像素區(qū)域1611 ~子像素 區(qū)域1616的電極重疊區(qū)，控制這6個子像素區(qū)域的電場。
同樣，假設(shè)本實施例中的電極裝置設(shè)置于電子紙中，且電子紙中電子 墨水的驅(qū)動電壓為15V,則當(dāng)上下兩側(cè)基板電極電壓如圖16所示時，重疊 區(qū)域的6個子像素區(qū)域的電壓均為-15V,電子墨水著色顆粒移動至底部， 子像素區(qū)域1611 ~子^象素區(qū)域1616均顯示白色。如圖17所示施加電壓時， 則子像素區(qū)域1611的電壓為15V，墨水著色顆粒移動至頂部，子像素區(qū)域 1611顯示白色。類似地，分別如圖18、圖19、圖20、圖21、圖22所示 施加電壓時，則分別有2個、3個、4個、5個、6個子像素區(qū)域的電壓為 15V或大于15V，電壓為15V或大于15V的子像素區(qū)域電子墨水移動至頂， 從而實現(xiàn)不同灰度。另，施加如圖23所示的電壓時，可以實現(xiàn)與圖18同 樣的灰度顯示效果，即有2個子像素區(qū)域的電壓為15V，均顯示黑色。
上述實施例中，上下層電極中，同層的TFT電極面積可不同。
圖24為本發(fā)明電極裝置實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的電極結(jié)構(gòu) 類似于實施實例三，但上層電極中，由TFT 2403控制的電極2401與由TFT 2404控制的電極2402的面積不相同，電極2402的面積為電才及2401的2 倍，構(gòu)成的子像素區(qū)域2411、子像素區(qū)域2413、子像素區(qū)域2415的面積均為子像素區(qū)域2412、子像素區(qū)域2414或子像素區(qū)域2416的一半。當(dāng)實 施如圖18或圖24所示的電壓時，子^f象素區(qū)域2411、子j象素區(qū)域2413顯 示黑色，其余為白色，假設(shè)以黑色顯示面積與整個像素區(qū)域的面積之比為 灰度值時，則此時像素區(qū)域的灰度值為2/9。當(dāng)施加如圖23或圖25所示 的電壓時，子像素區(qū)域2411、子像素區(qū)域2412顯示黑色，整個像素區(qū)域 的灰度值為1/3，與圖18所示的灰度相同，與圖24所示的灰度不同。在 同樣TFT及電極數(shù)量的情況下，實現(xiàn)了更多的灰度顯示。
需要說明的是，同層電極的面積比例不限于上述實施例三給出的1: 2, 可根據(jù)實際灰度顯示需要對上層或下層的電極面積按不同的比例進行設(shè) 置。電極裝置配合電極面積或形狀的改變，產(chǎn)生了更多不同面積或形狀的 電極重疊區(qū)域或子像素區(qū)域，從而達到了子像素區(qū)域的更多組合，增加灰 度級別顯示的目的。
上述實施例中的電極裝置也可用于液晶顯示器，利用電極重疊區(qū)域形 成的電場控制液晶的轉(zhuǎn)向來達到不同灰度顯示的目的，電場控制原理同上 述實施例中對電子墨水的控制類似。
本發(fā)明實施例電子紙及液晶顯示器可包括上述實施例中給出的任意 一種電極裝置，保證了電子紙及液晶顯示器能夠以較少的TFT及其控制電 極的個數(shù)控制更多的子像素，顯示更多的灰度級別。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對 其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通
技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改， 或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng) 技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種電極裝置，包括至少兩個薄膜場效應(yīng)晶體管TFT電極，其特征在于，所述TFT電極分上下兩層，分別排列與像素內(nèi)材料層的上下側(cè)；所述上側(cè)的TFT電極與下側(cè)的TFT電極垂直。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極裝置，其特征在于，所述上下兩層中 至少有一層由至少兩個TFT電極共同控制一個像素區(qū)域。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極裝置，其特征在于，所述上下兩層各 有3個TFT電極，形成9個重疊區(qū)域，共同控制一個像素區(qū)域。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極裝置，其特征在于，所述上下兩層形 成6個重疊區(qū)域，共同控制一個像素區(qū)域。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極裝置，其特征在于，所述上下兩層中 上層有2個TFT電極，下層有3個TFT電極，形成6個重疊區(qū)域。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的電極裝置，其特征在于，同層 的TFT電才及面積不同。
7、 一種電子紙，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6中任一項所述的電 極裝置。
8、 一種液晶顯示器，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6中任一項所述 的電極裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電極裝置、電子紙及液晶顯示器，電極裝置包括至少兩個薄膜場效應(yīng)晶體管TFT電極，所述TFT電極分上下兩層，分別排列于像素內(nèi)材料層的上下側(cè)；所述上側(cè)的TFT電極與下側(cè)的TFT電極垂直。電子紙及液晶顯示器包括上述電極裝置。通過上下兩層垂直排列的TFT電極，形成電極重疊區(qū)域，使得上下兩層電極在重疊區(qū)互為對向電極，控制子像素的電場，因此，每增加一個TFT電極，重疊區(qū)域都成倍增加，使得對于灰度級別顯示要求較高的電子紙或LCD，需要的TFT電極大大減少，從而保證了較少的TFT電極控制較多的子像素。
文檔編號H01L23/522GK101308855SQ20081011647
公開日2008年11月19日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者孫增輝, 卓 張, 邵喜斌 申請人:京東方科技集團股份有限公司