JP2017500599A - 画素構造 - Google Patents

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Abstract

本発明は、アレイ基板１０と、カラーフィルタ基板２０と、アレイ基板１０とカラーフィルタ基板２０との間に位置する液晶層３０とを備える画素構造を提供する。アレイ基板１０は、第１基板１１と、第１基板１１に配置されるデータ線１２及び走査線１３と、画素ユニット１４とを備え、画素ユニット１４は、薄膜トランジスタ１５及び画素電極１６を備え、薄膜トランジスタ１５は、データ線１２、走査線１３及び画素電極１６にそれぞれ電気接続され、カラーフィルタ基板２０は、第２基板２１と、第２基板２１に配置される共通電極２２とを備え、共通電極２２と画素電極１６とは、画素ユニット１４の第１蓄積容量を形成するように第１積層部２３を有する。これにより、液晶の透過率を向上させ、エネルギー消耗を低下させるとともに、表示の均一性を向上させる。

Description

本発明は、表示技術分野に関し、特に液晶の透過率を向上させつつ、エネルギー消耗を低下させる画素構造に関するものである。
現在、科学技術の快速な発展に伴い、情報商品の種類の更新により、人々の色々な要求が満足されている。早期の表示装置は殆どが、陰極線管 （Cathode Ray Tube，ＣＲＴ）表示装置であり、これらの表示装置は体積が大きくかつエネルギー消耗が多いとともに、それから発射される放射線が、その表示装置を長時間使用する使用者の健康を損なうという問題がある。したがって、現在市販されている表示装置として、ＣＲＴ表示装置が液晶表示装置によって代替されている。
液晶表示装置は、その薄型化、節電、無放射などの多いメリットによって広く使用されている。現在市販されている液晶表示装置は殆どが、バックライト型の液晶表示装置であり、液晶表示パネルおよびバックライトモジュール（backlight module）を備えている。液晶表示パネルの動作原理は、２枚の平行なガラス基板の間に液晶分子を配置し、バックライトモジュールの光線が屈折して透過するように２枚のガラス基板に駆動電圧を印加することにより、液晶分子の配向方向を制御し、画像を生成することである。液晶表示パネル自身が発光することができないので、バックライトモジュールが提供する光源で画像を表示する必要がある。すなわち、バックライトモジュールは、液晶表示装置における重要な部材の１つである。バックライトモジュールは、光源の入射位置によってエッジ型バックライトモジュールと直下型バックライトモジュールを含む２種類に分けられる。直下型バックライトモジュールは、発光光源、例えばＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp、冷陰極蛍光管）またはＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）を液晶表示パネルの後方に配置することにより、直接面光源を形成し、これを液晶表示パネルに提供する。エッジ型バックライトモジュールは、バックライト光源としてのＬＥＤライドバー（Lightbar）を液晶表示パネルの後方の裏板のエッジに配置する。ＬＥＤライドバーが出射する光線は、導光板（ＬＧＰ、Light Guide Plate）の一側の入射面から入射し、該導光板中の反射および拡散によって導光板の出射面から出射する。その後、これが光学フィルム群を経由することにより、面光源を形成し、これを液晶表示パネルに提供する。
液晶表示装置におけるフリック（flick）問題を改善するために、一般に蓄積容量Ｃｓｔを形成して画素電極の電圧を安定させる。図１を参照すれば、従来の画素構造は、データ線１００、走査線２００、共通電極３００及び画素ユニット４００を備える。この画素ユニット４００は、画素電極４０４、薄膜トランジスタ４０２及び蓄積容量４０６を備える。従来技術における共通電極３００は、一般に画素構造のアレイ（Array）基板に配置されるとともに、画素電極４０４と部分的に積層されることにより、蓄積容量Ｃｓｔ（すなわち、Cst on Array Com構造）を形成する。しかし、このように配置した結果、画素構造の中間に不透過領域が形成されて画素の開口率が低下されることにより、液晶表示パネルの透過率が低下され、液晶表示装置のエネルギー消耗が増加されてしまう。従来の別の技術では、画素電極を走査（Gate）線に部分的に積層させることにより、蓄積容量（すなわち、Cst on Gate構造）を形成する。しかし、このようにすれば、走査線の負荷の増加により、液晶表示パネルの表示の不均一をもたらす。
本発明は、画素電極をカラーフィルタ基板の共通電極に積層させることにより、液晶の透過率を向上させ、液晶表示装置のエネルギー消耗を低下させるとともに、液晶表示装置の表示の均一性を向上させるための画素構造を提供することを目的とする。
上述した問題を解決するため、本発明は、アレイ基板と、カラーフィルタ基板と、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に位置する液晶層とを備える画素構造を提供する。前記アレイ基板は、第１基板と、該第１基板に配置されるデータ線及び走査線と、画素ユニットとを備え、前記画素ユニットは、薄膜トランジスタ及び画素電極を備え、前記薄膜トランジスタは、データ線、走査線及び画素電極にそれぞれ電気接続され、前記カラーフィルタ基板は、第２基板と、該第２基板に配置される共通電極とを備え、前記共通電極と前記画素電極とが第１積層部を有することにより、前記画素ユニットの第１蓄積容量を形成する。
また、前記薄膜トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有し、前記ゲート電極は走査線に電気接続され、前記ソース電極はデータ線に電気接続され、前記ドレイン電極はビアホールを介して前記画素電極に電気接続される。
また、前記第１積層部は前記ビアホール箇所に形成される。
また、前記画素電極は、第１ファンアウト部を備え、前記第１ファンアウト部は、前記画素電極と共に同一の画素ユニットに位置する薄膜トランジスタとの対角箇所に設けられ、前記第１積層部が前記第１ファンアウト部と前記共通電極とによって構成されることにより、前記画素ユニットの第１蓄積容量を形成する。
また、前記画素ユニットは、第２蓄積容量をさらに有し、前記画素電極は、第２ファンアウト部を備え、前記第２ファンアウト部は、前記画素電極と共に同一の画素ユニットに位置する薄膜トランジスタとの対角箇所に設けられ、前記第２ファンアウト部と別の画素構造の走査線とが第２積層部を有することにより、前記第２蓄積容量を形成する。
また、前記アレイ基板は、第１基板に形成される第１金属層と、第１金属層及び第１基板に形成される絶縁層と、絶縁層に形成される第２金属層と、第２金属層及び絶縁層に形成される保護層と、保護層に形成される第１透明導電層と、第１透明導電層に形成される第１配向膜とをさらに備える。
また、前記カラーフィルタ基板は、第２基板に形成される第１ブラックマトリックス及び色素層と、第１ブラックマトリックス及び色素層に形成される第２透明導電層と、第２透明導電層に形成されるフォトスペーサーと、フォトスペーサー及び第２透明導電層に形成される第２配向膜とをさらに備える。
また、前記色素層は、第２基板に形成される第２ブラックマトリックスと、第２ブラックマトリックスに形成される第１赤色素層と、第１赤色素層及び第２ブラックマトリックスに形成される第１緑色素層と、第１緑色素層に形成される第１青色素層とを備える。
また、前記色素層は、第２基板に形成される第２赤色素層と、第２赤色素層及び第２基板に形成される第２青色素層と、第２青色素層に形成される第２緑色素層とを備える。
また、前記第１基板は、ガラス基板或いはプラスチック基板であり、前記第２基板は、ガラス基板或いはプラスチック基板である。
上述した問題を解決するため、本発明は、アレイ基板と、カラーフィルタ基板と、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に位置する液晶層とを備える画素構造をさらに提供する。前記アレイ基板は、第１基板と、該第１基板に配置されるデータ線及び走査線と、画素ユニットとを備え、前記画素ユニットは、薄膜トランジスタ及び画素電極を備え、前記薄膜トランジスタは、データ線、走査線及び画素電極にそれぞれ電気接続され、前記カラーフィルタ基板は、第２基板と、該第２基板に配置される共通電極とを備え、前記共通電極と前記画素電極とが第１積層部を有することにより、前記画素ユニットの第１蓄積容量を形成し、
前記薄膜トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有し、前記ゲート電極は走査線に電気接続され、前記ソース電極はデータ線に電気接続され、前記ドレイン電極はビアホールを介して前記画素電極に電気接続され、
前記第１積層部は前記ビアホール箇所に形成され、
前記画素ユニットは、第２蓄積容量をさらに有し、前記画素電極は、第２ファンアウト部を備え、前記第２ファンアウト部は、前記画素電極と共に同一の画素ユニットに位置する薄膜トランジスタとの対角箇所に設けられ、前記第２ファンアウト部と別の画素構造の走査線とが第２積層部を有することにより、前記第２蓄積容量を形成し、
前記アレイ基板は、第１基板に形成される第１金属層と、第１金属層及び第１基板に形成される絶縁層と、絶縁層に形成される第２金属層と、第２金属層及び絶縁層に形成される保護層と、保護層に形成される第１透明導電層と、第１透明導電層に形成される第１配向膜とをさらに備える。
また、前記カラーフィルタ基板は、第２基板に形成される第１ブラックマトリックス及び色素層と、第１ブラックマトリックス及び色素層に形成される第２透明導電層と、第２透明導電層に形成されるフォトスペーサーと、フォトスペーサー及び第２透明導電層に形成される第２配向膜とをさらに備える。
また、前記色素層は、第２基板に形成される第２ブラックマトリックスと、第２ブラックマトリックスに形成される第１赤色素層と、第１赤色素層及び第２ブラックマトリックスに形成される第１緑色素層と、第１緑色素層に形成される第１青色素層とを備える。
また、前記色素層は、第２基板に形成される第２赤色素層と、第２赤色素層及び第２基板に形成される第２青色素層と、第２青色素層に形成される第２緑色素層とを備える。
また、前記第１基板は、ガラス基板或いはプラスチック基板であり、前記第２基板は、ガラス基板或いはプラスチック基板である。
本発明に係る画素構造によれば、現有の製造工程を変化しない前提下で、画素電極とカラーフィルタ基板の共通電極とを積層させることで蓄積容量を形成し、該蓄積容量を、薄膜トランジスタのドレイン電極と画素電極とを接続するビアホール箇所、または／および画素電極と共に同一の画素ユニットに位置する薄膜トランジスタとの対角箇所に設けられることにより、液晶の透過率を向上させ、前記画素構造を用いる液晶表示装置のエネルギー消耗を低下させるとともに、前記画素構造を用いる液晶表示装置の表示の均一性を向上させ、かつ製造コストに変わりはないという効果を有する。
本発明の特徴及び技術内容をより明確に了解させるために、以下、本発明に関する詳細な説明及び図面を提供したが、図面は参考及び説明するためのものにすぎず、本発明に対して限定するためのものではない。
以下、本発明の技術内容及びその技術効果が自明になるように、図面を参照しながら本発明に係る具体的な実施例について説明する。
従来技術における画素構造を示す図である。 本発明に係る画素構造の１つの実施例の構成を示す図である。 本発明に係る画素構造における蓄積容量箇所の色素層の１つの実施例の構成を示す図である。 本発明に係る画素構造における蓄積容量箇所の色素層の別の実施例の構成を示す図である。 本発明に係る画素構造の別の実施例の構成を示す図である。 本発明に係る画素構造のもう１つの実施例の構成を示す図である。
以下、本発明の技術手段及びその効果の更なる陳述のために、本発明の好ましい実施例及びその図面を併せて参照しながら説明する。
図２及び図３を参照すれば、本発明に係る画素構造は、アレイ基板１０と、カラーフィルタ基板２０と、前記アレイ基板１０と前記カラーフィルタ基板２０との間に位置する液晶層３０とを備え、該液晶層３０は液晶分子を含んでいる。前記アレイ基板１０は、第１基板１１と、該第１基板１１に配置されるデータ線１２及び走査線１３と、画素ユニット１４とを備える。前記画素ユニット１４は、薄膜トランジスタ１５及び画素電極１６を備え、前記薄膜トランジスタ１５は、データ線１２、走査線１３及び画素電極１６にそれぞれ電気接続され、前記薄膜トランジスタ１５は、走査線１３における走査信号に基づいてデータ線１２におけるデータ信号を画素ユニット１４に入力するためのものである。前記カラーフィルタ基板２０は、第２基板２１と、該第２基板２１に配置される共通電極２２とを備え、前記共通電極２２と前記画素電極１６とは、前記画素ユニット１４の第１蓄積容量Ｃｓｔを形成するように第１積層部２３を有する。本発明は、画素電極１６とカラーフィルタ基板２０の共通電極２２とが積層して第１蓄積容量Ｃｓｔを形成することにより、液晶の透過率を向上させ、前記画素構造を用いる液晶表示装置のエネルギー消耗を低下させるとともに、前記画素構造を用いる液晶表示装置の表示の均一性を向上させる。
具体的には、前記薄膜トランジスタ１５は、ゲート電極ｇ、ソース電極ｓ及びドレイン電極ｄを有し、前記ゲート電極ｇは走査線１３に電気接続され、前記ソース電極ｓはデータ線１２に電気接続され、前記ドレイン電極ｄはビアホール（via hole）１７を介して画素電極１６に電気接続される。前記第１積層部２３が前記ビアホール１７箇所に形成されることにより、第１蓄積容量Ｃｓｔの充電速度の向上に有利である。
前記アレイ基板１０は、第１基板１１に形成される第１金属層３１と、第１金属層３１及び第１基板１１に形成される絶縁層３２と、絶縁層３２に形成される第２金属層３３と、第２金属層３３及び絶縁層３２に形成される保護層３４と、保護層３４に形成される第１透明導電層３５（すなわち、画素電極１６を形成）と、第１透明導電層３５に形成される第１配向膜３６とをさらに備え、前記第１基板１１は、ガラス基板或いはプラスチック基板である。
前記カラーフィルタ基板２０は、第２基板２１に形成される第１ブラックマトリックス４１及び色素層４２と、第１ブラックマトリックス４１及び色素層４２に形成される第２透明導電層４３（すなわち、共通電極２２を形成）と、第２透明導電層４３に形成されるフォトスペーサー４４と、フォトスペーサー４４及び第２透明導電層４３に形成される第２配向膜４５とをさらに備え、前記第２基板２１は、ガラス基板或いはプラスチック基板である。
上述した色素層４２は、カラーフィルタ基板２０の第２透明導電層４３と第２基板２１との間に突起４６を形成し、該突起４６は、カラーフィルタ基板２０の第２透明導電層４３とアレイ基板１０の第１透明導電層３５との距離を小さくすることにより、第１蓄積容量Ｃｓｔを形成することに有利である。
図３を参照すれば、それは第１蓄積容量Ｃｓｔ箇所の色素層４２の１つの実施例の構成を示す図であり、前記色素層４２は、第２基板２１に形成される第２ブラックマトリックス５１と、第２ブラックマトリックス５１に形成される第１赤色素層５２と、第１赤色素層５２及び第２ブラックマトリックス５１に形成される第１緑色素層５３と、第１緑色素層５３に形成される第１青色素層５４とを備える。
図４を参照すれば、それは第１蓄積容量Ｃｓｔ箇所の色素層４２の別の実施例の構成を示す図であり、色素層４２′は、第２基板２１に形成される第２赤色素層５２′と、第２赤色素層５２′及び第２基板２１に形成される第２青色素層５４′と、第２青色素層５４′に形成される第２緑色素層５３′とを備える。
前記第１蓄積容量箇所の色素層の構成は上述した２種類に限定されることではなく、実際の要求に応じて、ブラックマトリックス層、赤色素層、緑色素層、青色素層のうち、１つの層を選択した構造でもよいし、２つの層を選択して積層した構造でもよいし、３つの層を選択して積層した構造でもよい。
図５を参照すれば、別の実施例として、画素電極１６′は、第１ファンアウト部１８を備え、前記第１ファンアウト部１８は、前記画素電極１６′と共に同一の画素ユニット１４′に位置する薄膜トランジスタ１５との対角箇所に設けられ、第１積層部２３′が前記第１ファンアウト部１８と前記共通電極２２とによって構成されることにより、前記画素ユニット１４′の第１蓄積容量Ｃｓｔを形成する。本実施例において、ドレイン電極ｄと画素電極１６′とのビアホール１７箇所の構造を簡略化することにより、加工に有利である。
図６を参照すれば、もう１つの実施例として、前記画素構造は、第１蓄積容量Ｃｓｔ及び第２蓄積容量Ｃｓｔを備え、前記第１蓄積容量Ｃｓｔは、上述したように、ドレイン電極ｄと画素電極１６″とを接続するビアホール１７箇所の第１積層部２３によって形成され、前記第２蓄積容量Ｃｓｔの構造は以下の通りである。すなわち、前記画素電極１６″は、第２ファンアウト部１９を備え、前記第２ファンアウト部１９は、前記画素電極１６″と共に同一の画素ユニット１４″に位置する薄膜トランジスタ１５との対角箇所に設けられ、前記第２ファンアウト部１９と別の画素構造の走査線１３とが第２積層部２３″を有することにより、前記画素ユニット１４″の第２蓄積容量Ｃｓｔを形成する。
よって、本発明に係る画素構造は、現有の製造工程を変化しない前提下で、画素電極とカラーフィルタ基板の共通電極とを積層させることで蓄積容量を形成し、該蓄積容量を、薄膜トランジスタのドレイン電極と画素電極とを接続するビアホール箇所、または／および画素電極と共に同一の画素ユニットに位置する薄膜トランジスタとの対角箇所に設けられることにより、液晶の透過率を向上させ、前記画素構造を用いる液晶表示装置のエネルギー消耗を低下させるとともに、前記画素構造を用いる液晶表示装置の表示の均一性を向上させ、かつ製造コストに変わりはないという効果を有する。
当業者であれば、本発明の技術内容及び技術思想に基づいて相応的な修正及び変更を行うことはできるが、これらの修正及び変更は本発明の特許請求の範囲に属すべきものである。

Claims (15)

  1. アレイ基板と、カラーフィルタ基板と、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に位置する液晶層とを備える画素構造であって、
    前記アレイ基板は、第１基板と、該第１基板に配置されるデータ線及び走査線と、画素ユニットとを備え、前記画素ユニットは、薄膜トランジスタ及び画素電極を備え、前記薄膜トランジスタは、データ線、走査線及び画素電極にそれぞれ電気接続され、前記カラーフィルタ基板は、第２基板と、該第２基板に配置される共通電極とを備え、前記共通電極と前記画素電極とが第１積層部を有することにより、前記画素ユニットの第１蓄積容量を形成することを特徴とする画素構造。
  2. 前記薄膜トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有し、前記ゲート電極は走査線に電気接続され、前記ソース電極はデータ線に電気接続され、前記ドレイン電極はビアホールを介して前記画素電極に電気接続されることを特徴とする請求項１に記載の画素構造。
  3. 前記第１積層部は前記ビアホール箇所に形成されることを特徴とする請求項２に記載の画素構造。
  4. 前記画素電極は、第１ファンアウト部を備え、前記第１ファンアウト部は、前記画素電極と共に同一の画素ユニットに位置する薄膜トランジスタとの対角箇所に設けられ、前記第１積層部が前記第１ファンアウト部と前記共通電極とによって構成されることにより、前記画素ユニットの第１蓄積容量を形成することを特徴とする請求項２に記載の画素構造。
  5. 前記画素ユニットは、第２蓄積容量をさらに有し、前記画素電極は、第２ファンアウト部を備え、前記第２ファンアウト部は、前記画素電極と共に同一の画素ユニットに位置する薄膜トランジスタとの対角箇所に設けられ、前記第２ファンアウト部と別の画素構造の走査線とが第２積層部を有することにより、前記第２蓄積容量を形成することを特徴とする請求項１に記載の画素構造。
  6. 前記アレイ基板は、第１基板に形成される第１金属層と、第１金属層及び第１基板に形成される絶縁層と、絶縁層に形成される第２金属層と、第２金属層及び絶縁層に形成される保護層と、保護層に形成される第１透明導電層と、第１透明導電層に形成される第１配向膜とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画素構造。
  7. 前記カラーフィルタ基板は、第２基板に形成される第１ブラックマトリックス及び色素層と、第１ブラックマトリックス及び色素層に形成される第２透明導電層と、第２透明導電層に形成されるフォトスペーサーと、フォトスペーサー及び第２透明導電層に形成される第２配向膜とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画素構造。
  8. 前記色素層は、第２基板に形成される第２ブラックマトリックスと、第２ブラックマトリックスに形成される第１赤色素層と、第１赤色素層及び第２ブラックマトリックスに形成される第１緑色素層と、第１緑色素層に形成される第１青色素層とを備えることを特徴とする請求項７に記載の画素構造。
  9. 前記色素層は、第２基板に形成される第２赤色素層と、第２赤色素層及び第２基板に形成される第２青色素層と、第２青色素層に形成される第２緑色素層とを備えることを特徴とする請求項７に記載の画素構造。
  10. 前記第１基板は、ガラス基板或いはプラスチック基板であり、前記第２基板は、ガラス基板或いはプラスチック基板であることを特徴とする請求項１に記載の画素構造。
  11. アレイ基板と、カラーフィルタ基板と、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に位置する液晶層とを備える画素構造であって、
    前記アレイ基板は、第１基板と、該第１基板に配置されるデータ線及び走査線と、画素ユニットとを備え、前記画素ユニットは、薄膜トランジスタ及び画素電極を備え、前記薄膜トランジスタは、データ線、走査線及び画素電極にそれぞれ電気接続され、前記カラーフィルタ基板は、第２基板と、該第２基板に配置される共通電極とを備え、前記共通電極と前記画素電極とが第１積層部を有することにより、前記画素ユニットの第１蓄積容量を形成し、
    前記薄膜トランジスタは、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有し、前記ゲート電極は走査線に電気接続され、前記ソース電極はデータ線に電気接続され、前記ドレイン電極はビアホールを介して前記画素電極に電気接続され、
    前記第１積層部は前記ビアホール箇所に形成され、
    前記画素ユニットは、第２蓄積容量をさらに有し、前記画素電極は、第２ファンアウト部を備え、前記第２ファンアウト部は、前記画素電極と共に同一の画素ユニットに位置する薄膜トランジスタとの対角箇所に設けられ、前記第２ファンアウト部と別の画素構造の走査線とが第２積層部を有することにより、前記第２蓄積容量を形成し、
    前記アレイ基板は、第１基板に形成される第１金属層と、第１金属層及び第１基板に形成される絶縁層と、絶縁層に形成される第２金属層と、第２金属層及び絶縁層に形成される保護層と、保護層に形成される第１透明導電層と、第１透明導電層に形成される第１配向膜とをさらに備えることを特徴とする画素構造。
  12. 前記カラーフィルタ基板は、第２基板に形成される第１ブラックマトリックス及び色素層と、第１ブラックマトリックス及び色素層に形成される第２透明導電層と、第２透明導電層に形成されるフォトスペーサーと、フォトスペーサー及び第２透明導電層に形成される第２配向膜とをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の画素構造。
  13. 前記色素層は、第２基板に形成される第２ブラックマトリックスと、第２ブラックマトリックスに形成される第１赤色素層と、第１赤色素層及び第２ブラックマトリックスに形成される第１緑色素層と、第１緑色素層に形成される第１青色素層とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の画素構造。
  14. 前記色素層は、第２基板に形成される第２赤色素層と、第２赤色素層及び第２基板に形成される第２青色素層と、第２青色素層に形成される第２緑色素層とを備えることを特徴とする請求項１２に記載の画素構造。
  15. 前記第１基板は、ガラス基板或いはプラスチック基板であり、前記第２基板は、ガラス基板或いはプラスチック基板であることを特徴とする請求項１１に記載の画素構造。
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