JP2006322978A - 液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造の提供。
【解決手段】 基板と、該基板を被覆する第１導電金属層と、該第１導電金属層を被覆する第１絶縁層と、該第１絶縁層を被覆する第２導電金属層と、該第２導電金属層を被覆する第２絶縁層と、該第２絶縁層を被覆し、且つ一部領域が該第２導電金属層に対応する画素電極と、を包含し、該画素電極と第２導電金属層の対応する重畳領域にあって、第２絶縁層が挟まれて画素保存コンデンサ構造が形成されている。該第２導電金属層はコモン電極を包含し、該第２導電金属層が形成するコモン電極が、金属層の不透光性により画素の遮光層とされ、余分のバックライトモジュールの光線を遮断し、各画素間の光線の相互干渉を防止し、全体のディスプレイパネルのコントラストを高める。
【選択図】 図４

Description

本発明は一種の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造に係り、特にアクティブマトリクス液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造であって、画素の開口率を高め、全体のパネル表示の輝度を向上できるものに関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は低輻射性及び軽量薄型でコンパクトな長所により、広く使用され、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ ＬＣＤ）は、そのコントラストと視角の特徴から、現在市場で主流のディスプレイとなっている。液晶自身は不発光であるため、ＴＦＴ ＬＣＤの光源はバックライトとされる。このバックライトからの光線はＴＦＴ ＬＣＤの各層、例えば偏光片、カラーフィルタ等を通過するため、実際に表示される輝度はもとの光源の１０％程度となる。輝度の不足を解消するため、パネル開口率を高めてパネルの表示輝度を向上するため、いかにディスプレイパネル上の画素の開口率を高めるかがパネル研究開発者の努力目標となっている。

図１は伝統的なＴＦＴ ＬＣＤの画素構造表示図である。周知の技術のディスプレイ領域構造として図示されるのは、薄膜トランジスタスイッチ素子を使用したアクティブマトリクス液晶ディスプレイパネル１０の構造の実例である。この液晶ディスプレイパネル１０は、各マトリクスブロックに配置されたＴＦＴ２とＴＦＴ２のソース（画素電極）に接続された画素コンデンサ１を具えている。該画素コンデンサ１は画素電極とコモン電極接点４間に介在する液晶層が形成する液晶コンデンサ１ａと、該液晶コンデンサ１ａに平行な保存コンデンサ１ｂを包含する。液晶コンデンサ１ａ、保存コンデンサ１ｂの別端は対応基板のコモン電極接点４に電気的に接続される。走査信号線３はＴＦＴ２のゲートに電気的に接続され、データ信号線５はＴＦＴ２のドレインに電気的に接続される。該ＴＦＴ２は走査信号線３が提供する信号によりＴＦＴ２をオン／オフの状態となす。ＴＦＴ２がオンされる時、画像信号電圧はデータ信号線５を通りＴＦＴ２のソース（画素電極）に供給され、該ＴＦＴ２のドレインが画素コンデンサ１に対してドレインに対応する電圧準位まで充電する。そのうち、符号８と９はそれぞれドライバＩＣに接続された走査信号線接点８、データ信号線接点９とされる。

別に液晶ディスプレイパネル１０にあって静電防護回路７が走査信号線３と等電位線接点６の間、及びデータ信号線５と等電位線接点６の間に介在する。静電電圧が発生する時、静電防護回路７により静電電圧が排除され、これによりＴＦＴ２の静電電圧による破壊が防止される。そのうち、該静電電圧は液晶ディスプレイパネルの製造工程において、アクティブマトリクス基板（その上にスイッチ素子を具えた基板）が組み合わされる時、特にドライバＩＣを配置する工程で発生する。

図２は周知の技術の画素レイアウト表示図である。それは、ＴＦＴ１１、遮光層１３、第１導電金属層で形成された走査信号線１４、アクティブ領域１５、第２導電金属層で形成されたデータ信号線１６、画素電極１７及びコモン電極１８を包含する。その保存コンデンサ製造の方式は、第１導電金属層で形成されたコモン電極１８と第２導電金属層で形成されたＴＦＴ１１のソース（画素電極）の対応する重畳領域１９を形成する、というものである。このほか、遮光層１３で漏光防止し、液晶ディスプレイ内部の余分のバックライトモジュールの光線を遮断し、各画素間の光源の相互干渉を防止し、表示のコントラストを高め、こうして画素に保存コンデンサと遮光の効果を具備させている。しかし、一定面積の情況では、この設計方法の開口率は大きくない。これは保存コンデンサ形成に必要な重畳領域１９の面積をあまり小さくできないためであり、該遮光層１３が一定の面積を占拠し、液晶パネルに対して高解析度が求められる傾向にあって、この設計方法はその開口率を更に圧縮させてしまう。

前述の欠点に対して、特許文献１において第１導電金属層で形成したコモン電極と透明導電層−画素電極（例えばＩＴＯ）の対応重畳領域を利用して保存コンデンサを形成する構造が提出されている。この設計方法は伝統的なレイアウト方法に較べて高い開口率を有するが、そのコモン電極と画素電極の間はＴＦＴ素子工程であり、このため二層の絶縁層、即ち第１絶縁層即ちゲート絶縁層と、第２絶縁層即ちパッシベーション層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）を具え、二つの平板間のコンデンサ公式から分かるように、二つの平板間のキャパシタンスは平板間の距離と反比例するため、特許文献１に記載の第１導電金属層−コモン電極と透明導電層−画素電極の厚さはこれら絶縁層の厚さにより縮小が難しく、このため一定のストレージキャパシタンスの画素設計下にあって、各画素が必要とするストレージキャパシタンスの製造のために一定の重畳領域が必要となる。

米国特許第６２６２７８４号明細書

上述の欠点を解決するため、本発明の主要な目的は一種の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造を提供することにあり、それは、第２導電金属層で形成したコモン電極と透明導電層で形成した画素電極の対応する重畳領域に第２絶縁層が挟まれ、画素累積電荷の保存コンデンサ形態が形成されたものとする。第２絶縁層は単一厚さとされ、且つ単一厚さの制御可能な特性により、周知のものに較べて少ない重畳面積で画素が必要とする保存キャパシタンスを達成でき、これにより本発明の画素は周知の技術に較べてその開口率が高められ、全体のパネル表示の輝度を向上できるものとされる。

本発明の次の目的は、一種の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造を提供することにあり、それは、コモン電極が画素電極と保存コンデンサを形成すると共に、該コモン電極の不透光性により、コモン電極が該画素の遮光層とされ、余分のバックライトモジュールの光線を遮断し、これにより全体のディスプレイパネルのコントラストが高められ、周知の技術のように別に遮光層を設置する必要がないものとされる。

請求項１の発明は、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造において、
基板（１００）と、
該基板（１００）を被覆する第１導電金属層と、
該第１導電金属層を被覆する第１絶縁層（１０１）と、
該第１絶縁層（１０１）を被覆する第２導電金属層と、
該第２導電金属層を被覆する第２絶縁層（１０２）と、
該第２絶縁層（１０２）を被覆し、且つ一部領域が該第２導電金属層に対応する画素電極（１７０）と、
を包含し、該画素電極（１７０）と第２導電金属層の対応する重畳領域（２００）にあって、第２絶縁層（１０２）が挟まれて画素保存コンデンサ構造が形成されたことを特徴とする、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造において、第１導電金属層が液晶ディスプレイパネルの走査信号線（１１０）とされたことを特徴とする、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造において、第２導電金属層が液晶ディスプレイパネルのデータ信号線（１５０）及びコモン電極（１５１）とされたことを特徴とする、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造としている。
請求項４の発明は、請求項３記載の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造において、コモン電極（１５１）と画素電極（１７０）の対応する重畳領域（２００）にあって、第２絶縁層（１０２）が挟まれて画素保存コンデンサ構造が形成されたことを特徴とする、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造としている。

本発明は周知の技術の欠点を解決した一種の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造を提供し、それは、第２導電金属層で形成したコモン電極と透明導電層で形成した画素電極の対応する重畳領域に第２絶縁層が挟まれ、画素累積電荷の保存コンデンサ形態が形成されたものとする。第２絶縁層は単一厚さとされ、且つ単一厚さの制御可能な特性により、周知のものに較べて少ない重畳面積で画素が必要とする保存キャパシタンスを達成でき、これにより本発明の画素は周知の技術に較べてその開口率が高められ、全体のパネル表示の輝度を向上できる。

本発明の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造は、コモン電極が画素電極と保存コンデンサを形成すると共に、該コモン電極の不透光性により、コモン電極が該画素の遮光層とされ、余分のバックライトモジュールの光線を遮断し、これにより全体のディスプレイパネルのコントラストが高められ、周知の技術のように別に遮光層を設置する必要がない。

本発明は一種の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造を提供し、それは、基板と、該基板を被覆する第１導電金属層と、該第１導電金属層を被覆する第１絶縁層と、該第１絶縁層を被覆する第２導電金属層と、該第２導電金属層を被覆する第２絶縁層と、該第２絶縁層を被覆し、且つ一部領域が該第２導電金属層に対応する画素電極と、を包含し、該画素電極と第２導電金属層の対応する重畳領域にあって、第２絶縁層が挟まれて画素保存コンデンサ構造が形成されている。
該第２導電金属層はコモン電極を包含し、該第２導電金属層が形成するコモン電極が、金属層の不透光性により画素の遮光層とされ、余分のバックライトモジュールの光線を遮断し、各画素間の光線の相互干渉を防止し、全体のディスプレイパネルのコントラストを高める。

図３は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の断面図である。以下に先ず本発明のＴＦＴ工程について説明する。まず、第１導電金属層で、ＴＦＴ構造のゲート５１と画素の走査信号線を基板５０の表面に形成する。その材料の成膜はスパッタ設備で行い、その材料はモリブデン、タンタル、クロム、タングステン、アルミニウム及びアルミ合金からなる群より選択された少なくとも一つとし、必要によりマルチレイヤーを形成する。その次に、第１絶縁層でゲート絶縁層５２と半導体層を形成する。そのうち、半導体層の成膜にはＰＥＣＶＤ設備を使用し、連続の方式で、ゲート絶縁層５２（例えばＳｉＮｘ）、ａ−Ｓｉ：Ｈ本質層５３、及びｎ＋Ｓｉオームコンタクト膜５４を形成し、そのうちａ−Ｓｉ：Ｈ本質層５３とＳｉＮｘのゲート絶縁層５２は連続成膜され、ゆえにこの方法により良好なＳｉＮｘとａ−Ｓｉ：Ｈ半導体膜の界面が得られる。続いてリソグラフィーとエッチングモジュールを利用して該ＴＦＴの必要とするアクティブ領域パターンを形成する。その後、更に第２導電金属層をスパッタしリソグラフィー工程を利用し、ＴＦＴ構造のドレイン、ソース５５のパターンを形成し、その後、ドライエッチング方式で背向チャネル端のｎ＋Ｓｉオームコンタクト膜５４をエッチングする。続いて薄膜工程でＣＶＤにより第２絶縁層５６を堆積させ、パッシベーション層を形成する。続いてリソグラフィー工程で異なる金属層を接続させる部分に孔を形成する。続いて透明導電層をスパッタして画素電極５７を形成する。その材料は例えばＩＴＯとする。続いて、リソグラフィー工程で画素領域のパターンを形成し、ＴＦＴ工程を完成する。

以上に本発明のＴＦＴの構造を説明したが、次に、図４、５を共に参照されたい。それは本発明の画素構造の第１実施態様を示す。本発明は、基板１００と、該基板１００を被覆し且つ液晶ディスプレイパネルの走査信号線１１０とされる第１導電金属層と、該第１導電金属層を被覆する第１絶縁層１０１と、該第１絶縁層１０１を被覆し該液晶ディスプレイパネルのデータ信号線１５０とコモン電極１５１とされる第２導電金属層と、該第２導電金属層を被覆する第２絶縁層１０２と、透明導電層で形成されて該第２絶縁層１０２を被覆し、且つ一部領域が該第２導電金属層のコモン電極１５１に対応する画素電極１７０と、を具え、画素電極と第２導電金属層が形成するコモン電極１５１間の対応する重畳領域２００にあって、画素電極１７０と第２導電金属層に第２絶縁層１０２が挟まれたコンデンサ構造が形成されている。

本発明では第２導電金属層で形成したコモン電極１５１と透明導電層で形成した画素電極１７０の対応する重畳領域２００を利用して画素保存コンデンサ構造が形成されている。この第１実施態様の構造は、ＴＦＴ３００、第１導電金属層で形成され基板１００表面においてパターン化された走査信号線１１０を具え、そのうち、走査信号線１１０は横向き態様とされ、且つ第１導電金属層で形成される。更に、第２導電金属層で形成された縦向き態様のデータ信号線１５０、及び該画素の内側に沿って設けられるコモン電極１５１を具えている。その後、更に第２絶縁層１０２が堆積されてパッシベーション層が形成される。コンタクトウインドウ１５２と透明導電層が画素電極１７０（そのうち該コンタクトウインドウ１５２は該ＴＦＴ３００のソースと該画素電極１７０を接続するのに用いられる）を形成し、コモン電極１５１と一部の画素電極１７０の対応する重畳領域２００に第２絶縁層１０２が挟まれて、画素累積電荷の保存コンデンサ形態が形成される。

図６は本発明の画素構造の第２実施態様を示す。これにおいても、第２導電金属層で形成したコモン電極１５１と透明導電層で形成した画素電極１７０の対応する重畳領域２００に、画素の保存コンデンサ構造が形成される。第２実施態様の第１実施態様と異なるところは、第１導電金属層で形成される走査信号線１１０が縦向き態様に改められ、第２導電金属層で形成されるデータ信号線１５０が横向き態様に改められたことである。この第２実施態様の画素構造は、ＴＦＴ３００、基板１００表面においてパターン化され第１導電金属層で形成された走査信号線１１０、第２導電金属層で形成されて横向き態様を呈するデータ信号線１５０、及び画素の内側に位置するコモン電極１５１を具えている。その後、更に第２絶縁層１０２が堆積され、パッシベーション層が形成され、コンタクトウインドウ１５２と透明導電層で形成された画素電極１７０が設けられる（そのうち、コンタクトウインドウ１５２はＴＦＴ３００のソースと画素電極１７０を接続するのに用いられる）。コモン電極１５１と画素電極１７０の対応部分に第２絶縁層１０２が挟まれて画素累積電荷の保存コンデンサ形態が形成される。

また、本発明中、第２導電金属層で形成されるコモン電極１５１が一部画素電極１７０との対応する重畳領域２００が保存コンデンサを形成すると共に、該第２導電金属層の不透光性により、コモン電極１５１が画素の遮光層とされて余分のバックライトモジュールの光線を遮断し、全体のディスプレイパネルのコントラストを高め、伝統的な技術のように別に遮光層を設ける必要がない。

以上は本発明の好ましい実施例の説明であって本発明の実施範囲を限定するものではなく、以上の説明及び図面の記載に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

伝統的なＴＦＴ ＬＣＤの画素構造表示図である。 周知の技術の画素レイアウト表示図である。 薄膜トランジスタの構造表示図である。 本発明の画素構造の第１実施態様表示図である。 図４の４Ｂ−４Ｂ断面図である。 本発明の画素構造の第２実施態様表示図である。

符号の説明

５１ ゲート
５２ ゲート絶縁層
５３ ａ−Ｓｉ：Ｈ本質層
５４ ｎ＋Ｓｉオームコンタクト膜
５５ ドレイン、ソース
５６ 第２絶縁層
５７ 画素電極
１００ 基板
１０１ 第１絶縁層
１０２ 第２絶縁層
１１０ 走査信号線
１５０ データ信号線
１５１ コモン電極
１５２ コンタクトウインドウ
１７０ 画素電極
２００ 重畳領域
３００ ＴＦＴ

Claims (4)

1. 液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造において、
   基板（１００）と、
   該基板（１００）を被覆する第１導電金属層と、
   該第１導電金属層を被覆する第１絶縁層（１０１）と、
   該第１絶縁層（１０１）を被覆する第２導電金属層と、
   該第２導電金属層を被覆する第２絶縁層（１０２）と、
   該第２絶縁層（１０２）を被覆し、且つ一部領域が該第２導電金属層に対応する画素電極（１７０）と、
   を包含し、該画素電極（１７０）と第２導電金属層の対応する重畳領域（２００）にあって、第２絶縁層（１０２）が挟まれて画素保存コンデンサ構造が形成されたことを特徴とする、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造。
2. 請求項１記載の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造において、第１導電金属層が液晶ディスプレイパネルの走査信号線（１１０）とされたことを特徴とする、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造。
3. 請求項１記載の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造において、第２導電金属層が液晶ディスプレイパネルのデータ信号線（１５０）及びコモン電極（１５１）とされたことを特徴とする、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造。
4. 請求項３記載の液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造において、コモン電極（１５１）と画素電極（１７０）の対応する重畳領域（２００）にあって、第２絶縁層（１０２）が挟まれて画素保存コンデンサ構造が形成されたことを特徴とする、液晶ディスプレイパネルの画素保存コンデンサ構造。
   

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