CN105911786A - 水平电场型液晶显示装置及阵列基板 - Google Patents

水平电场型液晶显示装置及阵列基板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水平电场型液晶显示装置及阵列基板。用于显示图像的显示区域，以及包围该显示区域的非显示区域，所述显示区域包括复数条扫描线、复数条数据线以及复数条公共电极线，以及所述复数条扫描线和所述复数条数据线交叉形成的多个像素，所述非显示区域包括复数条第一连接配线，所述复数条第一连接配线连接所述复数条扫描线，在复数条所述第一连接配线的上方或下方布置复数条第一透明电极线，所述第一连接配线与所述第一透明电极线之间布置有绝缘介质，对应重叠形成复数个第一电容，每一条第一连接配线的阻抗R与对应地所述第一电容C的乘积相等。本发明通过根据配线的电阻电容参数大小设置重叠面积大小以达到整体配线RC数值接近或相同，从而减少配线之间的RC延迟差异性，大幅提升显示效果。

Description

水平电场型液晶显示装置及阵列基板
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种水平电场型液晶显示装置及阵列基板。
背景技术
液晶显示装置的基本结构包括阵列基板100、彩膜基板200，以及夹置于阵列基板100与彩膜基板200之间的液晶层300。液晶显示装置一般分成有效显示区(active area，AA)以及位于AA区***的外部引线接合区(out-lead bonding area，OLB)。其中，有效显示区内配置有多个像素以形成像素阵列，外部引线接合区则设计有周边线路。每个像素都由一个薄膜晶体管开关控制该像素的电压更新。该薄膜晶体管的栅极连接扫描线，源极连接数据线，漏极连接像素电极。如图1所示，这些扫描线以及数据线会由AA区延伸至外部引线接合区，并通过周边线路与驱动芯片(driver IC)电性连接。该连接线路被称为扇形配线，即fanout配线。连接扫描线的扇形配线构成扫描线扇形配线区106，连接数据线的扇形配线构成数据线扇形配线区107。
水平电场型液晶显示模式是一种常见的液晶显示模式，主要包括面内开关(In-plane Switching，IPS)型液晶显示模式与边缘电场开关(Fringe Field Switching，FFS)型液晶显示模式。与扭曲相列(Twisted Nematic，TN)、垂直配向(Vertical Alignment，VA)等垂直电场型液晶显示装置的公共电极分布与彩膜基板一侧的结构不同，水平电场型液晶显示装置的公共电极分布在阵列基板一侧。
图2A为面内开关(IPS)型液晶显示装置的剖面结构示意图。在IPS液晶显示装置中，像素电极101与公共电极102在水平方向上间隔排列，在垂直方向上隔着绝缘介质103。像素电极101与公共电极102之间的水平电场E对液晶分子301进行控制，根据电场E的大小控制液晶分子301的不同排列状态，从而控制液晶显示装置的显示效果。一般，在IPS液晶显示装置中，像素电极101与公共电极102为透明导电薄膜，并且都分布在阵列基板的扫描线(图中未示)与数据线(图中未示)上方。
图2B为边缘电场开关(FFS)型液晶显示装置的剖面结构示意图。在FFS液晶显示装置中，公共电极102以块状结构覆盖在像素的开口区域，在块状公共电极102的上方，隔着绝缘介质103分布着条状的像素电极101。像素电极101与公共电极103之间的边缘电场E对液晶分子301进行控制，根据电场E的大小控制液晶分子301的不同排列状态，从而控制液晶显示装置的显示效果。在FFS液晶显示装置中，像素电极101与公共电极102为透明导电薄膜。根据实际需要，分布在阵列基板上的公共电极102可以在扫描线(图中未示)与数据线(图中未示)金属层的上方，也可以在扫描线(图中未示)金属层的下方。
在IPS或FFS等水平电场型液晶显示装置的阵列基板设计中，扫描线的fanout配线区域的设计非常重要。当栅极信号经过配线金属时，会发生RC延迟现象。如图3所示，由于IPS或FFS型液晶装置的阵列基板上，扇形配线区没有分布公共电极102。与TN、VA液晶显示装置不同，IPS或FFS液晶显示装置，扫描线配线与数据线配线上的电容非常低，因此配线之间的差异主要来自于电阻。
在IPS或FFS液晶显示装置中，当栅极信号经过扫描线的配线金属时，会发生RC延迟现象。由于扇形配线区没有分布公共电极。扫描线配线上的电容非常低，因此配线之间的差异主要来自于电阻。如果扇形配线中心和边缘的电阻差很大，则导致中心和边缘的扫描延时差异很大，从而使AA显示区域对应的像素电压差异过大，最终导致扇形配线中心和边缘对应的区域亮度有差异，形成带状mura，即水平条纹，也会出现画面闪烁不均匀的问题。
如今，液晶显示装置追求高分辨率以及窄边框的趋势下，周边可供配线设计的区域越来越小，导致配线阻抗越大，差异性也越大，容易出现水平条纹的现象。
发明内容
为克服上述现有技术中的缺陷，本发明所要解决的技术问题为：提供一种水平电场型液晶显示装置及阵列基板，以解决在扇形配线中心区域边缘区域由于配线阻抗差异引起的显示不均等画面异常现象。
为达到上述目的，本发明一方面提出了一种阵列基板，包括：用于显示图像的显示区域，以及包围该显示区域的非显示区域，所述显示区域包括复数条扫描线、复数条数据线以及复数条公共电极线，以及所述复数条扫描线和所述复数条数据线交叉形成的多个像素，所述非显示区域包括复数条第一连接配线，所述复数条第一连接配线连接所述复数条扫描线，在复数条所述第一连接配线的上方或下方布置复数条第一透明电极线，所述第一连接配线与所述第一透明电极线之间布置有绝缘介质，所述第一连接配线与所述第一透明电极线对应重叠形成复数个第一电容，其中，每一条第一连接配线的阻抗与对应地所述第一电容的乘积相等。
进一步地，还包括复数条第二连接配线，所述复数条第二连接配线连接所述复数条数据线，在复数条所述第二连接配线的上方或下方布置复数条第二透明电极线，所述第二连接配线与所述第二透明电极线之间之间布置有绝缘介质，所述第二连接配线与所述第二透明电极线对应重叠形成复数个第二电容，其中，每一条第二连接配线的阻抗与对应地所述第二电容的乘积相等。
进一步地，所述第一连接配线和所述第二连接配线与所述公共电极线同层或所述第一连接配线和所述第二连接配线为所述公共电极线的延长线。
进一步地，所述第一连接配线和所述第二连接配线设置在所述扫描线或所述数据线任一层的上方。
进一步地，所述第一连接配线和所述第二连接配线设置在所述扫描线或所述数据线任一层的下方。
进一步地，所述复数条第一连接配线的阻抗大小不相同，根据所述第一连接配线的阻抗大小，设置第一透明电极线与所述第一连接线的重叠面积大小，使每一条第一连接配线的阻抗与对应地所述第一电容的乘积相等。
进一步地，所述复数条第二连接配线的阻抗大小不相同，根据所述第二连接配线的阻抗大小，设置第二透明电极线与所述第二连接线的重叠面积大小，使每一条第二连接配线的阻抗与对应地所述第一电容的乘积相等。
本发明另一方面提出了一种水平电场型液晶显示装置，包括上述的阵列基板。
本发明与现有技术相比，其优点在于：本发明提供一种配线方法，在配线金属Gate层金属或SD层金属之上部分区域内加上一层透明电极线，该透明电极线电极与面板内的透明电极线电极同一层且相连接。通过在不同配线上增加不同面积的透明电极线来增加不同大小的电容，以此平衡各配线之间的RC延迟效应，从而改善显示条纹，提升显示品质。
附图说明
参照下列附图和描述，将更好地理解本***。参照下列图对非限制和非详尽实施方式进行描述。图中的组件不必按比例，而相反，重点放在例示本发明的原理上。在图中，贯穿不同图，相同标号表示对应部件。附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入并构成本说明书的一部分，例示了本发明的实施方式并与本描述一起用于解释本发明的原理。在图中
图1为传统液晶显示装置阵列基板的配线区示意图；
图2A为面内开关型液晶显示装置的剖面结构示意图；
图2B为边缘电场开关型液晶显示装置的剖面结构示意图；
图3为传统水平电场型液晶显示装置的配线结构示意图；
图4为本发明一实施例的配线结构示意图；
图5为图4所示的相邻配线的剖面结构示意图；
图6为本发明又一实施例的相邻配线的剖面结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的配线结构针对水平电场型液晶显示装置，本发明提供的配线结构是在配线金属层的上方或下方部分区域内布置一层公共电极图案，该公共电极与该水平电场型液晶显示装置的阵列基板的用于形成存储电容的公共电极为同一层，且等电位。该公共电极图案与该配线金属层之间隔着绝缘介质，形成平行电容结构。通过在不同配线上设计不同面积的公共电极图案，形成不同大小的电容，使每根配线的电阻R与电容C的乘积相等，以此平衡各配线之间的RC延迟效应。
图4为本发明一实施例的配线结构示意图，其中的配线可以是扫描线配线106，也可以是数据线配线107。在该实施例中，公共电极102的图案设计在配线层的上方。根据相邻配线的电阻值的不同，配线上方的公共电极102的图案面积大小不同。
图5为图4所示的相邻配线的剖面结构示意图。如图5所示，公共电极102隔着绝缘介质104，覆盖在扫描线配线106或者数据线配线107的上方。本发明一实施例中，显示装置AA区的公共电极102也分布在扫描线或者数据线的上方。
本发明对公共电极102的层间位置没有特别的要求，该公共电极102的层间位置取决于显示装置AA的公共电极102的位置。所以，如果该显示装置AA区的公共电极102分布在扫描线或者数据线的下方，在该显示装置阵列基板的配线区域，需要把该公共电极102设计在扫描线或者数据线的下方。公共电极102分布在扫描线或者数据线的下方，或者公共电极102分布在扫描线或者数据线的上方，平面结构图基本一致。
图6为本发明又一实施例的相邻配线的剖面结构示意图，在该实施例中，公共电极102分布在扫描线106或者数据线107的下方。根据相邻配线的电阻值的不同，配线上方的公共电极102的图案面积大小不同。
公共电极102与配线之间形成平行板电容，增加了配线的电容值，即增加了配线的负载。电压在配线上传输的延迟计算结果如公式(1)所示：
V＝V0[1-1/et/RC] (1)
其中，V0为输入到该配线上的初始电压，R为该配线的电阻负载，C为该配线的电容负载，t为电压V0在该配线上的传输时间。
根据公式(1)可以得知，电阻R和电容C都会对延迟发生作用，在IPS或FFS等水平电场型液晶显示装置中，传统的配线结构上方或者下方没有公共电极，配线的电容很小。根据本发明提供的配向延迟均衡方法，在配线设计时，需要根据得到的RC参数来增加公共电极与该配线的重叠面积。
以扫描线的配线设计为例，由于扫描线的电容C很小，假设电容值为1pF，配线区的中心配线的电阻为500Ω，边缘区的配线电阻为1000Ω，两个区域的配线的RC值差距为2倍。采用本发明提供的设计方法，需要给中心处的配线增加公共电极，并且计算所需重叠的面积，使得该配线的电容从1pF增加到2pF。这样，就可以保证中心区域的配线的RC值(500Ω*2pF)与边缘区域的配线的RC值(1000Ω*1pF)大小一样，大大降低了配线之间的差异性，达到所有配线在传输电压V时的延迟效果一样，从而改善液晶显示装置的显示效果。
具体实施时，根据绝缘介质层的膜厚d，根据平行板电容公式C＝εA/d，可以计算出电容C大小。其中，ε为绝缘介质的介电常数，A为公共电极与配线的重叠面积。
根据平行板电容公式，绝缘层厚度d为410nm时，当公共电极与配线的叠合面积为7000um2就可以增加1pF的电容，而一般配线的面积可以达到几万甚至几十万平方微米，因此实施例可以成立，当电容很小时，同样可以成立。
本发明提供的配线结构是在配线金属层的上方或下方部分区域内设计一层公共电极图案，该公共电极与该水平电场型液晶显示装置的阵列基板的用于形成存储电容的公共电极为同一层，且等电位。该公共电极图案与该配线金属层之间隔着绝缘介质，形成平行电容结构。通过在不同配线上设计不同面积的公共电极图案，形成不同大小的电容，使每根配线的电阻R与电容C的乘积相等，以此平衡各配线之间的RC延迟效应。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种阵列基板，包括：用于显示图像的显示区域，以及包围该显示区域的非显示区域，所述显示区域包括复数条扫描线、复数条数据线以及复数条公共电极线，以及所述复数条扫描线和所述复数条数据线交叉形成的多个像素，所述非显示区域包括复数条第一连接配线，所述复数条第一连接配线连接所述复数条扫描线，在复数条所述第一连接配线的上方或下方布置复数条第一透明电极线，所述第一连接配线与所述第一透明电极线之间布置有绝缘介质，所述第一连接配线与所述第一透明电极线对应重叠形成复数个第一电容，其中，每一条第一连接配线的阻抗与对应地所述第一电容的乘积相等。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括复数条第二连接配线，所述复数条第二连接配线连接所述复数条数据线，在复数条所述第二连接配线的上方或下方布置复数条第二透明电极线，所述第二连接配线与所述第二透明电极线之间布置有绝缘介质，所述第二连接配线与所述第二透明电极线对应重叠形成复数个第二电容，其中，每一条第二连接配线的阻抗与对应地所述第二电容的乘积相等。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述第一连接配线和所述第二连接配线与所述公共电极线同层或所述第一连接配线和所述第二连接配线为所述公共电极线的延长线。
4.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述第一连接配线和所述第二连接配线设置在所述扫描线或所述数据线任一层的上方。
5.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述第一连接配线和所述第二连接配线设置在所述扫描线或所述数据线任一层的下方。
6.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述复数条第一连接配线的阻抗大小不相同，根据所述第一连接配线的阻抗大小，设置第一透明电极线与所述第一连接线的重叠面积大小，使每一条第一连接配线的阻抗与对应地所述第一电容的乘积相等。
7.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述复数条第二连接配线的阻抗大小不相同，根据所述第二连接配线的阻抗大小，设置第二透明电极线与所述第二连接线的重叠面积大小，使每一条第二连接配线的阻抗与对应地所述第一电容的乘积相等。
8.一种水平电场型液晶显示装置，包括如权利要求1-7任一项所述的阵列基板。
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