CN107991796B - 阵列基板及其修复方法和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种阵列基板，包括栅极层、源极漏极层、公共电极、多个像素电极和多个辅助电极，该多个辅助电极、该公共电极和该多个像素电极三者之间相互间隔设置，该多个辅助电极位于该多个像素电极下方，该公共电极位于该多个辅助电极和该多个像素电极之间，该阵列基板上形成有呈阵列排布的多个像素单元，每个像素单元内设有一个辅助电极和一个像素电极，该源极漏极层包括彼此分开的源极和漏极，每个像素单元内的像素电极通过第一接触孔与本像素单元内对应的漏极导电连接；位于同一列的上下两个像素单元中，上一个像素单元内的像素电极通过第二接触孔与下一个像素单元内的辅助电极导电连接。本发明还公开一种阵列基板的修复方法和液晶显示装置。

Description

阵列基板及其修复方法和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种阵列基板及其修复方法和液晶显示装置。
背景技术
随着电子产品日新月异的发展，消费者对产品节能要求越来越高，对显示面板厂商而言，生产低功耗产品成为其面临的一大挑战。为了降低液晶显示装置的功耗，通常采用以下方式解决：1、提升透过率，减小背光功耗；2、使用高介电常数的液晶材料，减小面板驱动电压；3、使用直流驱动的面板设计，降低源信号压差，节约面板功耗；4、设计新型像素架构，降低液晶操作电压，从而减小面板功耗。
然而，上述方式存在以下问题：透过率的提升受限于分辨率、色阻材料等；目前的液晶操作电压已经较低，很难再往下降；传统交流公共电压驱动(AV Vcom)的设计无法进行列反转和点反转，画质较差。
根据p＝1/2fcv2，P为功率，f为刷新频率，c为电容，v为电压，可见液晶显示装置的功耗与刷新频率成正比，故可在静态画面时降低刷新频率来节约功耗,如从60HZ降低至30HZ，但若液晶显示装置的存储电容(Cs)太小则会出现闪烁等显示问题。
鉴于上述降低功耗的方案存在各种问题，故开发一种新型减小面板功耗的架构刻不容缓。
发明内容
本发明的目的是提供一种功耗较低、且显示效果较好的阵列基板及其修复方法和液晶显示装置。
本发明实施例提供一种阵列基板，包括栅极层、源极漏极层、公共电极、多个像素电极和多个辅助电极，该多个辅助电极、该公共电极和该多个像素电极三者之间相互间隔设置，该多个辅助电极位于该多个像素电极下方，该公共电极位于该多个辅助电极和该多个像素电极之间，该阵列基板上形成有呈阵列排布的多个像素单元，每个像素单元内设有一个辅助电极和一个像素电极，该源极漏极层包括彼此分开的源极和漏极，每个像素单元内的像素电极通过第一接触孔与本像素单元内对应的漏极导电连接；位于同一列的上下两个像素单元中，上一个像素单元内的像素电极通过第二接触孔与下一个像素单元内的辅助电极导电连接。
其中一实施例中，每个辅助电极包括第一主体部和从该第一主体部的一端延伸形成的第一延伸部，每个像素电极包括第二主体部和从该第二主体部的一端延伸形成的第二延伸部；位于同一列的上下两个像素单元中，上一个像素单元的像素电极的第二延伸部位于下一个像素单元的辅助电极的第一延伸部的上方，且上一个像素单元的像素电极的第二延伸部通过该第二接触孔与下一个像素单元的辅助电极的第一延伸部导电连接。
本发明实施例还提供一种阵列基板，包括栅极层、源极漏极层、公共电极、多个像素电极和多个辅助电极，该多个辅助电极、该公共电极和该多个像素电极三者之间相互间隔设置，该多个辅助电极位于该多个像素电极下方，该公共电极位于该多个辅助电极和该多个像素电极之间，该阵列基板上形成有呈阵列排布的多个像素单元，每个像素单元内设有一个辅助电极和一个像素电极，该源极漏极层包括彼此分开的源极和漏极，每个像素单元内的像素电极通过第一接触孔与本像素单元内对应的漏极导电连接，每个像素单元内的像素电极还通过第三接触孔与本像素单元内的辅助电极导电连接。
其中一实施例中，该栅极层包括栅极和扫描线，该栅极与该扫描线相连或者为该扫描线的一部分，该源极漏极层还包括数据线，该多个该像素单元在该阵列基板上由相邻该扫描线和相邻该数据线相互绝缘交叉限定形成。
其中一实施例中，该阵列基板还包括平坦层、第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层，该第一绝缘层覆盖该源极漏极层，该平坦层设于该第一绝缘层上，该多个辅助电极形成于该平坦层上，该第二绝缘层覆盖该多个辅助电极，该公共电极形成于该第二绝缘层上，该第三绝缘层覆盖该公共电极，该像素电极形成于该第三绝缘层上。
其中一实施例中，该阵列基板还包括第一衬底、半导体层和栅极绝缘层，该栅极层设于该第一衬底上，该栅极绝缘层覆盖该栅极层，该半导体层和该源极漏极层设于该栅极绝缘层上，该源极漏极层位于该半导体层之上并与该半导体层接触。
其中一实施例中，每个像素电极为狭缝电极，每个辅助电极为块状电极，该公共电极为面状电极。
本发明实施例还提供一种上述阵列基板的修复方法，当某个像素单元发生故障无法工作时，在同一列的下一个正常的像素单元的辅助电极和像素电极之间形成焊点，使下一个正常的像素单元的辅助电极和像素电极导电连接。
本发明实施例还提供一种液晶显示装置，包括阵列基板、液晶层和彩膜基板，该液晶层设于该阵列基板和该彩膜基板之间，该阵列基板为上述阵列基板。
其中一实施例中，该彩膜基板包括第二衬底和设于该第二衬底上的色阻层、黑矩阵和平坦层。
本发明实施例提供的阵列基板及其修复方法和液晶显示装置，由于阵列基板上设有分别形成像素电极、公共电极、辅助电极的三层导电层，可以分别在每个辅助电极和公共电极之间，以及公共电极和每个像素电极之间形成存储电容，即在每个像素单元内构成辅助电极/公共电极/像素电极的三明治结构，形成上下两个存储电容，从而增大每个像素单元内的存储电容(Cs)，这样可在静态画面时降低刷新频率，使液晶显示装置的功耗较低，并保证液晶显示装置的显示效果也不受影响。
附图说明
图1为本发明第一实施例的液晶显示装置的截面结构示意图；
图2为图1中液晶显示装置的多个像素单元的平面结构示意图；
图3为图1中液晶显示装置的多个辅助电极的平面结构示意图；
图4为图1中液晶显示装置的多个像素电极的平面结构示意图；
图5为本发明第二实施例的液晶显示装置的截面结构示意图；
图6为图5中液晶显示装置的多个像素单元的平面结构示意图；
图7为本发明第三实施例的液晶显示装置的截面结构示意图；
图8为图7中液晶显示装置的多个像素单元的平面结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
第一实施例
如图1所示，本实施例的液晶显示装置包括阵列基板10、液晶层20和彩膜基板30，液晶层20设于阵列基板10和彩膜基板30之间。
如图1和图2所示，阵列基板10包括栅极层110、源极漏极层140、多个辅助电极162、公共电极164和多个像素电极166。栅极层110与源极漏极层140相互绝缘设置。该多个辅助电极162、该公共电极164和该多个像素电极166三者之间相互间隔设置，其中该多个辅助电极162位于该多个像素电极166下方，该公共电极164位于该多个辅助电极162和该多个像素电极166之间。阵列基板10上形成有呈阵列排布的多个像素单元PX，每个像素单元PX内设有一个辅助电极162和一个像素电极166，每个像素单元PX内的辅助电极162位于像素电极166的下方。源极漏极层140包括彼此分开的源极142和漏极144，每个像素单元PX内的像素电极166通过第一接触孔151与本像素单元PX内对应的漏极144导电连接；位于同一列的上下两个像素单元PX中，上一个像素单元PX内的像素电极166通过第二接触孔152与下一个像素单元PX内的辅助电极162导电连接。
具体地，如图2所示，栅极层110包括栅极(图未标)和扫描线112，栅极与扫描线112相连或者为扫描线112的一部分，源极漏极层140还包括数据线146，该多个像素单元PX在阵列基板10上由相邻扫描线112和相邻数据线146相互绝缘交叉限定形成。
由于阵列基板10设有分别形成像素电极166、公共电极164、辅助电极162的三层导电层，可以分别在每个辅助电极162和公共电极164之间，以及公共电极164和每个像素电极166之间形成存储电容，即在每个像素单元PX内构成辅助电极162/公共电极164/像素电极166的三明治结构，形成上下两个存储电容，从而增大每个像素单元PX的存储电容(Cs)，这样可在静态画面时降低刷新频率，使液晶显示装置的功耗较低，并保证液晶显示装置的显示效果也不受影响。同时，由于该多个辅助电极162位于公共电极164下方且被公共电极164完全屏蔽，因此该多个辅助电极162和公共电极164之间的存储电容不作用于显示控制电压，故而不会影响阵列基板10和液晶显示装置的VT曲线(电压与透过率关系曲线)，并可通过调节辅助电极162或公共电极164的面积大小或调节第二绝缘层176的厚度来调整辅助电极162与公共电极164之间存储电容的大小。同时，由于第n行的各个像素单元PX内的像素电极166分别与第n+1行的各个像素单元PX内的辅助电极162一一对应导电连接，当第n行的各个像素单元PX内的像素电极166开始充电时，通过第二接触孔152的导电连接，分别对第n+1行的各个像素单元PX内的辅助电极162进行预先充电，使得第n+1行的每个像素单元PX内的辅助电极162和公共电极164之间的存储电容提前开始形成，保证第n+1行的每个像素单元PX内的存储电容能在需要时快速充满，从而保证每个像素单元PX的存储电
容足够大且都能够充满。
具体地，每个像素电极166为狭缝电极，即每个像素电极166包括多个间隔开但相互电连接的电极条，相邻电极条之间形成有狭缝；每个辅助电极162为块状电极，即每个辅助电极162在对应的像素单元PX内是整块的；该公共电极164为面状电极，即该公共电极164是整面覆盖所有像素单元PX的，除了在对应每个薄膜晶体管(TFT)的位置局部形成有穿孔，使像素电极166通过第一接触孔151向下导通至漏极144时不会与公共电极164形成短路。
本实施例中，阵列基板10还包括第一衬底100、半导体层130、平坦层150、栅极绝缘层172、第一绝缘层174、第二绝缘层176和第三绝缘层178。栅极层110设于第一衬底100上，栅极绝缘层172覆盖栅极层110，半导体层130和源极漏极层140设于栅极绝缘层172上，源极漏极层140位于半导体层130之上并与半导体层130接触，第一绝缘层174覆盖源极漏极层140，平坦层150设于第一绝缘层174上，该多个辅助电极162形成于平坦层150上，第二绝缘层176覆盖该多个辅助电极162，公共电极164形成于第二绝缘层176上，第三绝缘层178覆盖公共电极164，该多个像素电极166形成于第三绝缘层178上。
本实施例中，如图2至图4所示，每个辅助电极162包括第一主体部1622和从第一主体部1622的一端延伸形成的第一延伸部1624，每个像素电极166包括第二主体部1662和从第二主体部1662的一端延伸形成的第二延伸部1664。位于同一列的上下两个像素单元PX中，上一个像素单元PX的像素电极166的第二延伸部1664位于下一个像素单元PX的辅助电极162的第一延伸部1624的上方，且上一个像素单元PX的像素电极166的第二延伸部1664通过第二接触孔152与下一个像素单元PX的辅助电极162的第一延伸部1624导电连接。而每个像素单元PX的像素电极166的第二主体部1662位于本像素单元PX的辅助电极162的第一主体部1622的上方。
具体地，第一接触孔151的开设位置与每个像素电极166的第二延伸部1664和源极漏极层140的漏极144相对应，使每个像素单元PX内的像素电极166通过第一接触孔151与本像素单元PX内对应的漏极144导电连接；第二接触孔152的开设位置与像素电极166的第二延伸部1664和辅助电极162的第一延伸部1624相对应，使得位于同一列的上下两个像素单元PX中，上一个像素单元PX内的像素电极166通过第二接触孔152与下一个像素单元PX内的辅助电极162导电连接。
彩膜基板30包括第二衬底31和设于第二衬底31上的色阻层32、黑矩阵33和平坦层35。色阻层32例如为R、G、B色阻。彩膜基板30的结构不限于此。
第二实施例
如图5所示，本实施例的液晶显示装置包括阵列基板10、液晶层20和彩膜基板30，液晶层20设于阵列基板10和彩膜基板30之间。
如图5和图6所示，本实施例的阵列基板10与上述第一实施例的结构相同，不同之处在于还提供了阵列基板10的修复方法。本实施例的阵列基板10，每个像素单元PX内的像素电极166通过第一接触孔151与本像素单元PX内对应的漏极144导电连接；位于同一列的上下两个像素单元PX中，上一个像素单元PX内的像素电极166通过第二接触孔152与下一个像素单元PX内的辅助电极162导电连接。当某个像素单元PX(如图6中的PX1)发生故障(例如TFT发生导通故障)无法工作时，在同一列的下一个正常的像素单元PX(如图6中的PX2)的辅助电极162和像素电极166之间形成焊点180，使下一个正常的像素单元PX2的辅助电极162和像素电极166导电连接。这样，可以通过下一个正常像素单元PX2的像素电极166将其数据电压通过焊点180传递给下方的辅助电极162，再由辅助电极162通过第二接触孔152传递给同一列的上一个出现故障的像素单元PX1的像素电极166进行充电，从而对出现故障的像素单元PX1进行故障修复，保证阵列基板10的正常工作。
具体地，当某个像素单元PX发生故障无法工作时，可以使用镭射机台，在同一列的下一个正常的像素单元PX内像素电极166与辅助电极162相交叠的地方进行镭射修补，形成镭射修补焊点180，如图5和图6所示，通过高能量激光将像素电极166与辅助电极162之间夹设的第二绝缘层176和第三绝缘层178击穿，而像素电极166与辅助电极162在融化后导通连接。
第三实施例
如图7所示，本实施例的液晶显示装置包括阵列基板10、液晶层20和彩膜基板30，液晶层20设于阵列基板10和彩膜基板30之间。
如图7和图8所示，阵列基板10包括栅极层110、源极漏极层140、多个辅助电极162、公共电极164和多个像素电极166。栅极层110与源极漏极层140相互绝缘设置。该多个辅助电极162、该公共电极164和该多个像素电极166三者之间相互间隔设置，其中该多个辅助电极162位于该多个像素电极166下方，该公共电极164位于该多个辅助电极162和该多个像素电极166之间。阵列基板10上形成有呈阵列排布的多个像素单元PX，每个像素单元PX内设有一个辅助电极162和一个像素电极166，每个像素单元PX内的辅助电极162位于像素电极166的下方。源极漏极层140包括彼此分开的源极142和漏极14，每个像素单元PX内的像素电极166通过第一接触孔151与本像素单元PX内对应的漏极144导电连接，每个像素单元PX内的像素电极166还通过第三接触孔153与本像素单元PX内的辅助电极162导电连接。
具体地，如图8所示，栅极层110包括栅极(图未标)和扫描线112，栅极与扫描线112相连或者为扫描线112的一部分，源极漏极层140还包括数据线146，该多个像素单元PX在阵列基板10上由相邻扫描线112和相邻数据线146相互绝缘交叉限定形成。
具体地，第一接触孔151的开设位置可以不限，可以设置在每个像素单元PX内像素电极166与辅助电极162上下重叠的任何位置，使每个像素单元PX内的像素电极166通过第三接触孔153可以与本像素单元PX内的辅助电极162导电连接即可。
由于阵列基板10设有分别形成像素电极166、公共电极164、辅助电极162的三层导电层，可以分别在每个辅助电极162和公共电极164之间，以及公共电极164和每个像素电极166之间形成存储电容，即在每个像素单元PX内构成辅助电极162/公共电极164/像素电极166的三明治结构，形成上下两个存储电容，从而增大每个像素单元PX的存储电容(Cs)，这样可在静态画面时降低刷新频率，使液晶显示装置的功耗较低，并保证液晶显示装置的显示效果也不受影响。同时，由于该多个辅助电极162位于公共电极164下方且被公共电极164完全屏蔽，因此该多个辅助电极162和公共电极164之间的存储电容不作用于显示控制电压，故而不会影响阵列基板10和液晶显示装置的VT曲线(电压与透过率关系曲线)，并可通过调节辅助电极162或公共电极164的面积大小或调节第二绝缘层176的厚度来调整辅助电极162和公共电极164之间的存储电容的大小。但由于每个像素单元PX内的像素电极166与本像素单元PX内的辅助电极162导电连接，因此只能在第n行的各个像素单元PX内的像素电极166进行充电时，分别对第n行的各个像素单元PX内的辅助电极162进行同步充电，即本实施例无法如上述第一实施例，在对第n行的像素电极166进行充电时同时实现对n+1行的辅助电极162进行预先充电。
具体地，每个像素电极166为狭缝电极，即每个像素电极166包括多个间隔开但相互电连接的电极条，相邻电极条之间形成有狭缝；每个辅助电极162为块状电极，即每个辅助电极162在对应的像素单元PX内是整块的；该公共电极164为面状电极，即该公共电极164是整面覆盖所有像素单元PX的，除了在对应每个薄膜晶体管(TFT)的位置局部形成有穿孔，使像素电极166通过第一接触孔151向下导通至漏极144时不会与公共电极164形成短路。
本实施例中，阵列基板10还包括第一衬底100、半导体层130、平坦层150、栅极绝缘层172、第一绝缘层174、第二绝缘层176和第三绝缘层178。栅极层110设于第一衬底100上，栅极绝缘层172覆盖栅极层110，半导体层130和源极漏极层140设于栅极绝缘层172上，源极漏极层140位于半导体层130之上并与半导体层130接触，第一绝缘层174覆盖源极漏极层140，平坦层150设于第一绝缘层174上，该多个辅助电极162形成于平坦层150上，第二绝缘层176覆盖该多个辅助电极162，公共电极164形成于第二绝缘层176上，第三绝缘层178覆盖公共电极164，该多个像素电极166形成于第三绝缘层178上。
彩膜基板30包括第二衬底31和设于第二衬底31上的色阻层32、黑矩阵33和平坦层35。色阻层32例如为R、G、B色阻。彩膜基板30的结构不限于此。
请参下表1，通过在上述各阵列基板10中设置三层导电层，形成上下两个存储电容，可大大增大每个像素单元PX的存储电容(Cs)，使阵列基板10在静态画面时可采用较低的刷新频率(如30HZ)，使液晶显示装置的功耗较低，并保证液晶显示装置的显示效果也不受影响。
具体地，当存储电容在1100fF时，本发明实施例的液晶显示装置在30HZ刷新频率下与传统60HZ刷新频率下的电压保持率相当，而且可通过调节辅助电极162或公共电极164的面积大小或调节第二绝缘层176的厚度来调整辅助电极162和公共电极164之间的存储电容的大小。
Figure BDA0001539536780000101
Figure BDA0001539536780000111
通过采用本发明实施例的阵列基板，可增大每个像素单元PX的存储电容(Cs)，液晶显示装置在静态画面时可采用较低的刷新频率(如30HZ)，但在正常显示时切换到正常的刷新频率(如60HZ)，以达到降低功耗的目的。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种阵列基板(10)，包括栅极层(110)、源极漏极层(140)、公共电极(164)和多个像素电极(166)，其特征在于，该阵列基板还包括多个辅助电极(162)，该多个辅助电极(162)、该公共电极(164)和该多个像素电极(166)三者之间相互间隔设置，该多个辅助电极(162)位于该多个像素电极(166)下方，该公共电极(164)位于该多个辅助电极(162)和该多个像素电极(166)之间，该公共电极(164)为面状电极，该阵列基板(10)上形成有呈阵列排布的多个像素单元(PX)，每个像素单元(PX)内设有一个辅助电极(162)和一个像素电极(166)，该源极漏极层(140)包括彼此分开的源极(142)和漏极(144)，每个像素单元(PX)内的像素电极(166)通过第一接触孔(151)与本像素单元(PX)内对应的漏极(144)导电连接；位于同一列的上下两个像素单元(PX)中，上一个像素单元(PX)内的像素电极(166)通过第二接触孔(152)与下一个像素单元(PX)内的辅助电极(162)导电连接，调节该辅助电极(162)或该公共电极(164)的面积大小以调节该辅助电极(162)与该公共电极(164)之间存储电容的大小，当某个像素单元(PX)发生故障无法工作时，在同一列的下一个正常的像素单元(PX)的辅助电极(162)和像素电极(166)之间形成焊点(180)，使下一个正常的像素单元(PX)的辅助电极(162)和像素电极(166)导电连接。
2.如权利要求1所述的阵列基板(10)，其特征在于，每个辅助电极(162)包括第一主体部(1622)和从该第一主体部(1622)的一端延伸形成的第一延伸部(1624)，每个像素电极(166)包括第二主体部(1662)和从该第二主体部(1662)的一端延伸形成的第二延伸部(1664)；位于同一列的上下两个像素单元(PX)中，上一个像素单元(PX)的像素电极(166)的第二延伸部(1664)位于下一个像素单元(PX)的辅助电极(162)的第一延伸部(1624)的上方，且上一个像素单元(PX)的像素电极(166)的第二延伸部(1664)通过该第二接触孔(152)与下一个像素单元(PX)的辅助电极(162)的第一延伸部(1624)导电连接。
3.如权利要求1-2任意一项所述的阵列基板(10)，其特征在于，该栅极层(110)包括栅极和扫描线(112)，该栅极与该扫描线(112)相连或者为该扫描线(112)的一部分，该源极漏极层(140)还包括数据线(146)，该多个像素单元(PX)在该阵列基板(10)上由相邻扫描线(112)和相邻数据线(146)相互绝缘交叉限定形成。
4.如权利要求1-2任意一项所述的阵列基板(10)，其特征在于，该阵列基板(10)还包括平坦层(150)、第一绝缘层(174)、第二绝缘层(176)和第三绝缘层(178)，该第一绝缘层(174)覆盖该源极漏极层(140)，该平坦层(150)设于该第一绝缘层(174)上，该多个辅助电极(162)形成于该平坦层(150)上，该第二绝缘层(176)覆盖该多个辅助电极(162)，该公共电极(164)形成于该第二绝缘层(176)上，该第三绝缘层(178)覆盖该公共电极(164)，该像素电极(166)形成于该第三绝缘层(178)上。
5.如权利要求4所述的阵列基板(10)，其特征在于，该阵列基板(10)还包括第一衬底(100)、半导体层(130)和栅极绝缘层(172)，该栅极层(110)设于该第一衬底(100)上，该栅极绝缘层(172)覆盖该栅极层(110)，该半导体层(130)和该源极漏极层(140)设于该栅极绝缘层(172)上，该源极漏极层(140)位于该半导体层(130)之上并与该半导体层(130)接触。
6.如权利要求1-2任意一项所述的阵列基板(10)，其特征在于，每个像素电极(166)为狭缝电极，每个辅助电极(162)为块状电极。
7.一种如权利要求1至2任意一项所述的阵列基板(10)的修复方法，其特征在于，当某个像素单元(PX)发生故障无法工作时，在同一列的下一个正常的像素单元(PX)的辅助电极(162)和像素电极(166)之间形成焊点(180)，使下一个正常的像素单元(PX)的辅助电极(162)和像素电极(166)导电连接。
8.一种液晶显示装置，包括阵列基板、液晶层(20)和彩膜基板(30)，该液晶层(20)设于该阵列基板和该彩膜基板(30)之间，其特征在于，该阵列基板为权利要求1-5任意一项所述的阵列基板(10)。
9.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，该彩膜基板(30)包括第二衬底(31)和设于该第二衬底(31)上的色阻层(32)、黑矩阵(33)和平坦层(35)。
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