CN112965309B - 像素结构及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素结构及液晶显示装置。像素结构包括多个像素单元，所述像素单元中，在薄膜晶体管的第一侧和第二侧分别设有至少一个第一电极板和与第一电极板相对设置的第二电极板，在薄膜晶体管的第一侧，第一电极板和第二电极板在阵列基板上的投影的重叠区域具有第一重叠面积，在薄膜晶体管的第二侧，第一电极板和第二电极板在所述阵列基板上的投影的重叠区域具有第二重叠面积，在第一金属层与第二金属层相对移动的情况下，第一重叠面积与第二重叠面积之和不变。

Description

像素结构及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素结构及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)具有机身薄、省电等优点，因而得到了广泛的应用。薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，TFT-LCD)是当前液晶显示器的主要品种之一，其主要结构包含阵列(Array)基板，彩膜(ColorFilter，CF)基板，以及位于阵列基板与彩膜基板之间的液晶层。阵列基板包括多条栅极扫描线和多条数据线，多条栅极扫描线和多条数据线相互垂直并形成多个像素单元，且每个像素单元内均设置有TFT、像素电极及存储电容等。像素单元通常包括第一金属层和第二金属层，其中所述第一金属层中形成有栅极，所述第二金属层中形成有源极和漏极。而且，栅极连接至栅极扫描线，源极连接至数据线，漏极连接至像素电极。当栅极扫描线被驱动时，TFT处于导通状态，对应的数据线送入灰阶电压信号并将其加载至像素电极，从而使得像素电极与公共电极之间产生相应的电场，液晶层中的液晶分子则在电场的作用下发生取向变化，以实现不同的图像显示。
为了获得高视角以及高显示品质，像素单元通常采用4畴(Domain)的像素结构，具体地，由栅极扫描线、数据线、薄膜晶体管、像素电极构成一个基本的像素结构。并且，在单个像素结构中，第一金属层和第二金属层之间的重叠部分形成存储电容(Cst)，以用于保持像素电压和降低馈通电压(Feed ThroughVoltage)。
然而，在阵列基板的制程中，第一金属层和第二金属层相对于彼此可能产生偏移，因此它们投影在阵列基板的重叠部分的面积会发生变化，导致所形成的存储电容产生不均。由此，由于不同区域的存储电容差异，使得馈通电压出现差异，从而出现亮度差异的问题。
发明内容
鉴于上述内容，本发明提出了一种像素结构及液晶显示装置，能够有效避免因第一金属层和第二金属层在阵列基板上的投影的重叠部分的差异所造成的存储电容的差异，使得像素结构内的存储电容更加均匀，从而降低了不均的发生率。
本发明的一方面提供了一种像素结构，其设置于阵列基板上，并且包括多条栅极扫描线和多条数据线，多条所述栅极扫描线和多条所述数据线设置成彼此交叉以限定多个像素单元，
所述像素单元包括：
多个畴区域；
薄膜晶体管，其设置在所述像素单元中并设置在相邻的两个所述畴区域之间；
第一金属层，其设置于所述阵列基板上，包括至少两个第一电极板；
绝缘层，其设置于所述第一金属层和所述阵列基板上；以及
第二金属层，其设置于所述绝缘层上，包括与所述第一电极板相对设置的第二电极板，
其中，所述薄膜晶体管具有分别朝向相邻的两个所述畴区域的第一侧和第二侧，在所述薄膜晶体管的第一侧和第二侧分别设有至少一个所述第一电极板，在所述薄膜晶体管的第一侧，所述第一电极板和所述第二电极板在所述阵列基板上的投影的重叠区域具有第一重叠面积，在所述薄膜晶体管的第二侧，所述第一电极板和所述第二电极板在所述阵列基板上的投影的重叠区域具有第二重叠面积；
其中，在所述第一金属层与所述第二金属层相对移动的情况下，所述第一重叠面积与所述第二重叠面积之和不变。
在一优选实施例中，多条所述栅极扫描线平行地设置，多条所述数据线平行地设置，所述像素单元呈长方形，所述像素单元的短边和多条所述栅极扫描线均沿第一方向延伸，所述像素单元的长边和多条所述数据线均沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸。
在一优选实施例中，所述像素单元包括四个畴区域，四个所述畴区域沿所述第二方向排列，并且在所述薄膜晶体管的第一侧和第二侧分别各设置有两个。
在一优选实施例中，所述薄膜晶体管在所述第二方向上设置于所述像素单元的中间。
在一优选实施例中，所述薄膜晶体管采用U型结构。
在一优选实施例中，所述第一金属层与所述第二金属层相对移动的距离为1um至5um。
在一优选实施例中，所述第一金属层和所述第二金属层的材料均为钼、铝、铜及钛中的一种或多种的组合。
在一优选实施例中，所述薄膜晶体管的栅极设于所述第一金属层，并与所述第一电极板间隔开，所述薄膜晶体管的源极和漏极设于所述第二金属层，并与所述第二电极板间隔开。
在一优选实施例中，所述第一电极板和所述第二电极板的形状为椭圆形、方形、或三角形。
本发明的另一方面提供了一种液晶显示装置，其包括：
彩膜基板；
阵列基板；
液晶层，其设置在所述彩膜基板和所述阵列基板之间；以及
如上所述的任一像素结构。
本发明的像素结构及液晶显示装置通过将TFT设置在像素单元的中间，并且使像素单元的第一金属层和第二金属层在阵列基板上的投影的重叠部分的面积在整体上保持不变，从而能够有效避免因第一金属层和第二金属层在阵列基板上的投影的重叠部分的差异所造成的存储电容的差异，使得像素单元内的存储电容更加均匀，从而降低了不均的发生率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明一实施例的像素结构的结构示意图；
图2是根据本发明一实施例的像素结构的像素单元的结构示意图；以及
图3是图2的像素单元的A处的放大示意图。
附图标记说明：
100 像素结构
101 栅极扫描线
102 数据线
103 薄膜晶体管
104 像素电极
200 像素单元
201 畴区域
301 第一金属层
302 第二金属层
311 第一电极板
312 第二电极板。
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，本领域技术人员在没有作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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
应理解的是，当元件、层、区域或组件被称为“在”另一元件、层、区域或组件“上”、“连接到”或“结合到”另一元件、层、区域或组件时，该元件、层、区域或组件可以直接在所述另一元件、层、区域或组件上、直接连接到或直接结合到所述另一元件、层、区域或组件，或者可以存在一个或多个中间元件、层、区域或组件。然而，“直接连接/直接结合”指的是一个组件直接连接或结合另一组件而没有中间组件。同时，可以对描述组件之间的关系的诸如“在……之间”、“直接在……之间”或者“与……邻近”和“直接与……邻近”的其它表述进行类似地解释。此外，还将理解的是，当元件或层被称为“在”两个元件或层“之间”时，该元件或层可以是位于所述两个元件或层之间的唯一元件或层，或者也可以存在一个或多个中间元件或层。
以下，将参照附图来详细地描述本发明的实施例。
参照图1和图2，图1是根据本发明一实施例的像素结构100的结构示意图，图2是根据本发明一实施例的像素结构100的像素单元200的结构示意图。如图所示，在本发明的一实施例中，像素结构100设置于阵列基板上，包括多条栅极扫描线101，与多条所述栅极扫描线101相交设置的多条数据线102。优选地，多条所述栅极扫描线101平行地设置，多条所述数据线102平行地设置，它们彼此交叉以限定多个像素单元200。优选地，所述像素单元200呈长方形，并且所述像素单元200的短边和多条所述栅极扫描线101均沿第一方向(图中向右的方向)延伸，所述像素单元200的长边和多条所述数据线102均沿垂直于所述第一方向的第二方向(图中向上的方向)延伸。此外，在每个所述像素单元200中，均包括有薄膜晶体管103和像素电极104。
应注意的是，图1仅仅是描绘了所述像素结构100的基本构成，而像素单元200的结构将在下文中详细描述。
具体地，参照图2，图2示出了像素单元200的大致结构。在本发明的一实施例中，所述像素单元200包括：多个畴区域201；以及薄膜晶体管103，其设置在所述像素单元200中并设置在相邻的两个所述畴区域201之间。所述薄膜晶体管103的栅极连接扫描线101，所述薄膜晶体管103的源极连接数据线102，薄膜晶体管103的漏极连接像素电极104的多个畴区域201。
优选地，如图2所示，所述像素单元200包括四个畴区域201，四个所述畴区域201沿所述第二方向排列。并且，所述薄膜晶体管103具有分别朝向相邻的两个所述畴区域201的第一侧和第二侧，所述畴区域201在所述薄膜晶体管103的第一侧和第二侧分别设置有两个。
进一步优选地，如图2所示，所述薄膜晶体管103在所述第二方向上设置于所述像素单元200的中间。
进一步优选地，如图2所示，所述薄膜晶体管103采用U型结构。由此，将所述薄膜晶体管103的区域设于所述像素单元200的中间位置，并且每个所述像素单元200的结构呈基本对称。
应注意的是，虽然在图2中，在所述薄膜晶体管103的第一侧和第二侧分别设置有两个所述畴区域201，并且所述薄膜晶体管103采用U型结构。但是，只要所述像素单元200的结构能够呈现基本对称的结构，也还可以以其它的方式设置所述畴区域201和所述薄膜晶体管103。
此外，需要进一步说明的是，从图2中可以看出，在本实施例所提供的像素单元200，所述像素单元200具有对称布置的4个畴区域201。当然，本发明的技术方案还可以用于双畴以及其它多畴(例如，8畴)的像素结构中，这些都在本领域技术人员的理解范围内，因此不再一一列举。
在本领域的技术中，垂直配向(Vertical Alignment，VA)技术具有高的对比度和宽的视野角，因此常用于大尺寸TFT-LCD液晶显示器领域。为了实现宽的视野角，像素电极104内通常采用不同取向的条状结构(也称为条状分支)，所述条状结构中的每一个取向区称为一个畴(domain)，本实施例中的像素电极104包括了四个畴区域201，它们在分别设置在所述薄膜晶体管103的两侧。每个畴区域201大体上呈矩形。相邻畴区域201的条状结构的取向不同，所对应液晶的倒向就会不同。
现在参照图3，图3是图2的像素单元200的A处的放大示意图。如图所示，所述像素单元200进一步包括：第一金属层301，其设置于所述阵列基板上，包括至少两个第一电极板311；绝缘层，其设置于所述第一金属层301和所述阵列基板上；以及第二金属层302，其设置于所述绝缘层上，包括与所述第一电极板311相对设置的第二电极板312。
在每个所述像素单元200中，所述第一电极板311和所述第二电极板312平行间隔地设置，并且，在所述第一电极板311和所述第二电极板312之间相对设置的部分形成存储电容。
在像素结构100的制程中，第一金属层301和第二金属层302相对于彼此可能产生偏移，因此它们投影在阵列基板的重叠部分的面积会发生变化，会导致所形成的存储电容产生不均。由此，由于不同区域的存储电容差异，使得馈通电压出现差异，从而出现亮度差异的问题。
针对于此，在本发明的一实施例中，在所述薄膜晶体管103的第一侧和第二侧分别设有至少一个所述第一电极板311，在所述薄膜晶体管103的第一侧，所述第一电极板311和所述第二电极板312在所述阵列基板上的投影的重叠区域具有第一重叠面积A1，在所述薄膜晶体管103的第二侧，所述第一电极板311和所述第二电极板312在所述阵列基板上的投影的重叠区域具有第二重叠面积A2。并且，在所述第一金属层301与所述第二金属层302相对移动的情况下，所述第一重叠面积A1与所述第二重叠面积A2之和不变。
具体地，在图3所示出的实施例中，例如，当所述第一金属层301相对于所述第二金属层302向左移动时，在所述薄膜晶体管103的第一侧中，所述第一电极板311和所述第二电极板312在所述阵列基板上投影的第一重叠面积A1减小，与此同时，在所述薄膜晶体管103的第二侧中，所述第一电极板311和所述第二电极板312在所述阵列基板上的投影的第二重叠面积A2增大，并且所述第一电极板311和所述第二电极板312构造成使得所述第一重叠面积A1与所述第二重叠面积A2之和不变。类似地，当所述第一金属层301相对于所述第二金属层302向右移动时，在所述薄膜晶体管103的第一侧中，所述第一电极板311和所述第二电极板312在所述阵列基板上投影的第一重叠面积A1增大，与此同时，在所述薄膜晶体管103的第二侧中，所述第一电极板311和所述第二电极板312在所述阵列基板上的投影的第二重叠面积A2减小，并且所述第一电极板311和所述第二电极板312构造成使得所述第一重叠面积A1与所述第二重叠面积A2之和不变。
由此，如图3所示，在本发明的像素结构100中，通过将所述像素单元200的所述薄膜晶体管103置在所述像素单元200的中间，并且使得所述像素单元200的所述第一金属层301和所述第二金属层302在阵列基板上的投影的重叠部分的面积在整体上保持不变。由此，能够有效避免因第一金属层301和第二金属层302在阵列基板上的投影的重叠部分的差异所造成的存储电容的差异，使得像素单元200内的存储电容更加均匀，从而降低了不均的发生率。
进一步地，在一实施例中，所述第一金属层301与所述第二金属层302相对移动的距离为1um至5um。
进一步地，在一实施例中，所述第一金属层301和所述第二金属层302的材料均为钼、铝、铜及钛中的一种或多种的组合。
此外，应注意的是，虽然在图3中，所述第一电极板311和所述第二电极板312的形状示出为方形，但应理解的是，只要所述第一电极板311和所述第二电极板312构造成使得所述第一重叠面积A1与所述第二重叠面积A2之和不变，那么所述第一电极板311和所述第二电极板312的形状还可以为椭圆形、或三角形等。
进一步优选地，所述薄膜晶体管103的栅极设于所述第一金属层301，并与所述第一电极板311间隔开，所述薄膜晶体管103的源极和漏极设于所述第二金属层302，并与所述第二电极板312间隔开。
此外，在一实施例中，所述像素单元200还包括：公共电极走线，其设置于所述第一金属层301；以及钝化层，其设置于所述绝缘层和所述第二电极板312上。
此外，在一实施例中，所述像素单元200中，所述像素电极104设置于所述第二电极板312的上方，并通过贯穿所述钝化层和所述绝缘层的过孔与所述第一电极板311电性连接。
本发明的另一方面提供了一种液晶显示装置，包括：彩膜基板；阵列基板；液晶层，其设置在所述彩膜基板和所述阵列基板之间；以及如上所述的像素结构100。
以上，示出了本发明的一些实施例，应认识到的是，这些实施例仅仅是示例性的，而非限制性的。对于本技术领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出改型和替换。
综上所述，本发明提供了一种像素结构及液晶显示装置通过将TFT设置在像素单元的中间，并且使像素单元的第一金属层和第二金属层在阵列基板上的投影的重叠部分的面积在整体上保持不变，从而能够有效避免因第一金属层和第二金属层在阵列基板上的投影的重叠部分的差异所造成的存储电容的差异，使得像素单元内的存储电容更加均匀，从而降低了不均的发生率。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可发明专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求书的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种像素结构，其特征在于，设置于阵列基板上，并且包括多条栅极扫描线和多条数据线，多条所述栅极扫描线和多条所述数据线设置成彼此交叉以限定多个像素单元，
所述像素单元包括：
多个畴区域；
薄膜晶体管，设置在所述像素单元中并设置在相邻的两个所述畴区域之间；
第一金属层，设置于所述阵列基板上，包括至少两个第一电极板；
绝缘层，设置于所述第一金属层和所述阵列基板上；以及
第二金属层，设置于所述绝缘层上，包括与所述第一电极板相对设置的第二电极板；
其中，所述薄膜晶体管具有分别朝向相邻的两个所述畴区域的第一侧和第二侧，在所述薄膜晶体管的第一侧和第二侧分别设有至少一个所述第一电极板，在所述薄膜晶体管的第一侧，所述第一电极板和所述第二电极板在所述阵列基板上的投影的重叠区域具有第一重叠面积，在所述薄膜晶体管的第二侧，所述第一电极板和所述第二电极板在所述阵列基板上的投影的重叠区域具有第二重叠面积；
其中，在所述第一金属层与所述第二金属层于水平方向相对移动的情况下，所述第一重叠面积与所述第二重叠面积之和不变。
2.根据权利要求1所述像素结构，其特征在于，多条所述栅极扫描线平行地设置，多条所述数据线平行地设置，所述像素单元呈长方形，所述像素单元的短边和多条所述栅极扫描线均沿第一方向延伸，所述像素单元的长边和多条所述数据线均沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸。
3.根据权利要求2所述像素结构，其特征在于，所述像素单元包括四个畴区域，四个所述畴区域沿所述第二方向排列，并且在所述薄膜晶体管的第一侧和第二侧分别各设置有两个。
4.根据权利要求3所述像素结构，其特征在于，所述薄膜晶体管在所述第二方向上设置于所述像素单元的中间。
5.根据权利要求4所述像素结构，其特征在于，所述薄膜晶体管采用U型结构。
6.根据权利要求1至5中任一项所述像素结构，其特征在于，所述第一金属层与所述第二金属层相对移动的距离为1um至5um。
7.根据权利要求1至5中任一项所述像素结构，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层的材料均为钼、铝、铜及钛中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1至5中任一项所述像素结构，其特征在于，所述薄膜晶体管的栅极设于所述第一金属层，并与所述第一电极板间隔开，所述薄膜晶体管的源极和漏极设于所述第二金属层，并与所述第二电极板间隔开。
9.根据权利要求1至5中任一项所述像素结构，其特征在于，所述第一电极板和所述第二电极板的形状为椭圆形、方形、或三角形。
10.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
彩膜基板；
阵列基板；
液晶层，其设置在所述彩膜基板和所述阵列基板之间；以及
如权利要求1至9中任一项所述的像素结构。
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