JP2011043821A

JP2011043821A - 表示装置

Info

Publication number: JP2011043821A
Application number: JP2010183809A
Authority: JP
Inventors: Minoru Shibazaki; 稔柴崎
Original assignee: Chi Mei Electronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2011-03-03
Also published as: US8866982B2; US20110043440A1; TW201116915A; TWI430002B; CN101995724A

Abstract

【課題】高透過率、低フリッカーを有する表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は複数の画素ユニットＡを備える。各画素ユニットＡは、下基板１と、下基板１の上に形成され、パターンされる多結晶シリコン層３０、ゲートライン１０及びデータライン２０を含む複数の中間層と、複数の中間層の上に形成される第一保護層２０１と、第一保護層の上に形成される下電極２０２、２０２−１と、下電極２０２、２０２−１の上に覆い被されて、形成される第二保護層２０４と、下電極２０２、２０２−１を対応して、第二保護層２０４の上の特定位置に形成される上電極２０６とを有する。
【選択図】図５ｂ

Description

本発明は表示装置に関し、特に、高透過率、低フリッカーを有する表示装置に関する。

フリッカー現象は、アクティブマトリックスディスプレイ（ＡｃｔｉｖｅＭａｔｒｉｘＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ，ＡＭＬＣＤ）の一つ視覚的な欠点であり、なお、関連業界が非常に注意する品質問題であった。現下、液晶表示装置のフリッカー現象を低減するためにいろんな解決方案が提出されている。例えば、電圧調整方案、フリッカー補償回路設計方案、ゲートＲ−Ｃローディング低減方案、蓄積容量補償方案等が提出されている。前述された方案中に、蓄積容量補償方案は主要な手段である。

図１において、従来技術によって、製作された画素ユニットＯの従来構成を示す上視図である。画素ユニットＯは、ゲートライン１０と、データライン２０と、画素ユニットＯが有する薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＦＴ）のアクティブチャネル領域（ａｃｔｉｖｅｃｈａｎｎｅｌｒｅｇｉｏｎ）とするために用いられる多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）層３０と、蓄積容量ライン（ｓｔｏｒａｇｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｌｉｎｅ，Ｃｓｔｌｉｎｅ）４０と、蓄積容量（ｓｔｏｒａｇｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ，Ｃｓｔ）５０とを含む。蓄積容量５０は、多結晶シリコン層３０と蓄積容量ライン４０との間に形成される。画素ユニットＯは更に、酸化インジウムスズ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ，ＩＴＯ）で形成される上電極１０２と、接触孔１１２とを含む。画素ユニットＯの前述の構成要素はそれぞれ周知の各功能を有する。画素ユニットＯにおいて、それぞれ一定の占有面積を有する。

図２と図３を参照する。図２は液晶表示装置において、フリッカー値と、蓄積容量の電圧と供給電圧の間の電圧差の関係を示す説明図である。図２において、Ｖｓｃは液晶表示装置の蓄積容量電圧であり、Ｖｃｃは液晶表示装置の供給電圧である。図２に示すように、画素ユニットの総容量値とゲート幅の比（Ｃｔｏｔａｌ／Ｗ）は小さい、中位、大きい場合、総容量値とゲート幅の比は大きくなって、フリッカー値が低減され、フリッカー現象を改善する。図３は液晶表示装置において、フリッカー値と、総容量値とゲート幅の比（Ｃｔｏｔａｌ／Ｗ）との関係を示す説明図である。Ｃｔｏｔａｌ／Ｗ値は大きくなる場合に、フリッカー値が低減され、液晶表示装置のフリッカー現象を低減できた。画素ユニットの総容量値Ｃｔｏｔａｌは、液晶層容量値Ｃｌｃと蓄積容量値Ｃｓｔとの総量である。Ｗは画素ユニットのゲート幅である。

前述液晶表示装置のフリッカー現象を低減するための蓄積容量補償方案において、より大きい総容量値Ｃｔｏｔａｌと、より大きい蓄積容量Ｃｓｔ面積が必要と、フリッカー現象が低減できる。図１に示すように、蓄積容量ライン４０、ゲートライ１０及びデータライン２０は、画素ユニットＯの上電極１０２のように透明導電材料で形成されてはなく、金属材料で製作される。蓄積容量ライン４０は透明ではない、光が透過することができない。従って、フリッカー現象を低減するために蓄積容量の面積を増える時、不可避的に液晶表示装置の透過率（ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）が低くなった。

確かに、上述の従来の問題を解決できる方案を発展させる必要がある。

本発明は、この問題を鑑み、高透過率、低フリッカーを有する表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の表示装置は複数の画素ユニットを備える。各画素ユニットは、下基板と、複数の中間層と、第一保護層と、下電極と、第二保護層と、上電極と、上基板とを有する。複数の中間層は下基板の上に形成される。複数の中間層はパターンされる多結晶シリコン層、ゲートライン及びデータラインを含む。第一保護層は複数の中間層の上に形成される。下電極は第一保護層の上に形成される。第二保護層は下電極を覆い被さて、下電極の上に形成される。上電極は下電極を対応して、蓄積容量を形成するために第二保護層の上の特定位置に形成される。

なお、表示装置の上基板は、表示装置の上側に設けられる。表示装置の共通電極は、上基板の下表面に形成される。液晶層は上電極と共通電極との間に設けられる。上電極は表示装置の画素電極として用いられる。下電極は共通電極に接続される。下電極と上電極とは透明で、同様な導電材料、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。

本発明において、従来技術によって非透明の蓄積容量ラインを省略することができ、高透過率、低フリッカーを有する表示装置を提供することが可能となる。

従来技術によって、製作された画素ユニットの構成を示す上視図である。液晶表示装置において、フリッカー値と、蓄積容量の電圧と供給電圧の間の電圧差の関係を示す説明図である。液晶表示装置において、フリッカー値と、総容量値とゲート幅の比（Ｃｔｏｔａｌ／Ｗ）との関係を示す説明図である。本発明によって、製作された画素ユニットの構成を示す上視図である。従来技術によって、製作された画素ユニットの断面図である。本発明によって、製作された画素ユニットの断面図である。ａは従来技術によって、画素ユニット中に蓄積容量ラインと上電極それぞれの占有面積を示す図である。ｂは本発明によって、画素ユニット中に上電極と下電極それぞれの占有面積を示す図である。ａ〜ｄは本発明によって、画素ユニット中に上電極と下電極との間の相対位置の四つ実施例を説明する図である。

本発明を実施するための最良の形態を、以下、添付の図面を参照して説明する。

図４は、本発明によって、製作された画素ユニットＡ、Ｂの構成を示す上視図である。下記の本発明の実施例において、液晶表示装置を例として説明する。本発明の画素ユニットＡは、ゲートライン１０、データライン２０、薄膜トランジスタのアクティブチャネル領域とするために用いられるパターンされた多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）層３０、下電極２０２、上電極２０６、少なくとも一つ接触孔２１２を有する。本発明の蓄積容量（Ｃｓｔ）２０８は下電極２０２と上電極２０６との間に形成される（後程詳述）。従って、本発明によって、蓄積容量ライン、例えば従来技術において必要な蓄積容量ライン４０（図１に示す）が必要なものではなくなった。本発明は図４に示す画素ユニットＡにおいて、選択的に蓄積容量ライン４０を省略することができる。

或いは本発明によって、図４に示す画素ユニットＢにおいて、蓄積容量ライン（ＣｓｔＬｉｎｅ）２１０が形成されてもよい。ただし画素ユニットＢの実施形態において、蓄積容量ライン２１０の幅は、従来技術の蓄積容量ライン４０の幅のようにそんな広くなくても、フリッカー現象を低減できるために蓄積容量５０（図１に示す）が十分大きくなることができる。本発明の蓄積容量２０８は下電極２０２と上電極２０６で形成されるので、本発明の蓄積容量ライン２１０の幅は、ゲートラインの幅またはデータラインの幅よりより等しいか小さくてもよい。従って、本発明の蓄積容量ライン２１０の幅は従来技術の蓄積容量ライン４０の幅のように広くなくても、蓄積容量５０が十分大きくなり、フリッカー現象を低減できる。

図５ａ、図５ｂ、図１、図４において、図５ａは従来技術によって、製作された画素ユニットＯの断面図である。図５ｂは発明によって、製作された画素ユニットＡの断面図である。従来技術によって、液晶表示装置の画素ユニットＯは、下基板１、上基板２、下基板１と上基板２との間に設けられる液晶層１００とを含む。複数の中間層は下基板１の上に形成される。複数の中間層は、画素ユニットＯが有する薄膜トランジスタのアクティブチャネル領域とするために用いられる多結晶シリコン層３０と、多結晶シリコン層３０の上に覆い被され、形成される保護層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｌａｙｅｒ）１０１−１と、保護層１０１−１の上に形成され、パターンされた金属層Ｍ１と、金属層Ｍ１に覆い被され、形成される保護層１０１−２と、保護層１０１−２の上に形成される他の金属層Ｍ２とを含む。保護層１０１はそれら中間層の上に形成される。なお、上電極１０２は保護層１０１の上の特定位置に形成される。上電極１０２は表示装置の画素ユニットＯの画素電極として用いられる。液晶層１００を上電極１０２と共通電極３でサンドイッチ状に挟む。共通電極３は上電極１０２の位置に対応するように上基板２の下表面に形成される。なお、保護層１０１はパターンされた金属層Ｍ２（例えば図４に示すデータライン２０）に覆い被される保護層である。図５ａに示すように、蓄積容量ライン４０とゲートライ１０とは、中間層の中に同一層で形成される。従来技術の画素ユニットＯにおいて、蓄積容量５０は多結晶シリコン層３０と蓄積容量ライン４０との間に形成される。前述のように、ゲートライ１０、データライン２０及び蓄積容量ライン４０は非透明の金属材料で製作される。画素ユニットＯにおいて、ゲートライ１０及び蓄積容量ライン４０は金属層Ｍ１で形成されるので、光が蓄積容量ライン４０を透過することができない。

本発明の図５ｂにおいて、液晶表示装置の画素ユニットＡは、下基板１、上基板２、下基板１と上基板２との間に設けられる液晶層２００とを含む。複数の中間層は下基板１の上に形成される。複数の中間層は、画素ユニットＯが有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のアクティブチャネル領域とするために用いられる多結晶シリコン層３０と、多結晶シリコン層３０の上に覆い被され、形成される保護層２０１−１と、保護層２０１−１の上に形成され、パターンされた金属層Ｍ１と、金属層Ｍ１に覆い被され、形成される保護層２０１−２と、保護層２０１−２の上に形成される他の金属層Ｍ２とを含む。保護層２０１はそれら中間層の上に形成され、かつパターンされた金属層Ｍ２に覆い被される。

図５ｂにおいて、本発明の液晶表示装置の画素ユニットＡは更に、保護層２０１の上の特定位置に形成される下電極２０２を有する。なお、保護層２０１の上に保護層２０４が更に覆い被され、形成される。上電極２０６は下電極２０２を対応して、保護層２０４の上の一つ位置に形成される。なお、下電極２０２と液晶表示装置のゲートライ１０とは、同一層で形成されることではない。上電極２０６は画素ユニットＡの画素電極として用いられる。接触孔２１２は多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）層３０と上電極２０６とを接続するために用いられる。上基板２は表示装置の上側に設けられる。共通電極３は上基板２の下表面に形成され、かつ上電極２０２と上電極２０６との位置に対応するように重なり合う。液晶表示装置の液晶層２００は、上電極２０６と共通電極３との間に設けられる。

本発明に基づいて、蓄積容量２０８は下電極２０２と上電極２０６で形成される。即ち、本発明の蓄積容量２０８は下電極２０２と上電極２０６との間に形成される。下電極２０２の特定位置と上電極２０６の形成位置とは互いに対応して（位置の関係は対応である）先に設計して決定できる。従って、十分大きくなる蓄積容量２０８を形成して、かつフリッカー現象を低減する伴に、液晶表示装置の透過率を高めることができる。下電極２０２と上電極２０６との間の相対位置の関係は、後程で図７ａ〜図７ｄに説明する。下電極２０２と上電極２０６とは同様な透明導電材料、例えば酸化インジウムスズ（）で形成される。前述のように、選択的に従来技術によって蓄積容量ライン４０を省略することができる。

図６ａ、図６ｂ、図１、図４において。図６ａは従来技術によって、画素ユニットＯ中に蓄積容量ラインと上電極それぞれの占有面積を示す図である。図６ｂは本発明によって、画素ユニットＡ、Ａ１中に上電極と下電極それぞれの占有面積を示す図である。前述のように、図６ａに示す画素ユニットＯの蓄積容量ライン４０は非透明の金属材料で製作されるので、上電極１０２は透明導電材料で形成されても、光が蓄積容量ライン４０の占有面積の部位を透過することができない。液晶表示装置の透過率と言えば、上電極１０２及び蓄積容量ライン４０が重なり合う部分は、無駄なエリア１１４となる。本発明の画素ユニットＡまたは画素ユニットＡ１において、下電極２０２及び上電極２０６は、図６ｂに示すように同様な透明導電材料、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で形成される。なお、画素ユニットＡ１において、図６ｂに示すように下電極２０２には、囲み模様の開け口２１４が形成される。従って、画素ユニットＡまたは画素ユニットＡ１においても、光が透過できる領域は、画素ユニットＯにおいて光が透過できる領域より大きくなる。本発明は液晶表示装置の透過率を高め、蓄積容量を増える二つ利点を兼ね備えた。従来技術により、本発明は４０％以上の改善に透過率を高める可能である。

また図２及び図３において。本発明者は鋭意研究を重ねた結果、フリッカーを低減するために、液晶表示装置の画素ユニットの画素ユニットの総容量値とゲート幅の比（Ｃｔｏｔａｌ／Ｗ）は１５０以上であることが好ましい。本発明によって、フリッカーを低減するために蓄積容量の領域を増えても、液晶表示装置の透過率を維持することができる。

図７ａ乃至図７ｄにおいて、図７ａ乃至図７ｄは本発明によって、画素ユニット中に上電極と下電極との間の相対位置の四つ実施例を説明する図である。図５ｂに示すように、下電極２０２は、保護層２０１の上の特定位置に形成され、かつ保護層２０４が更に覆い被される。次に上電極２０６は下電極２０２を対応して、保護層２０４の上の一つ位置に形成される。原則としては、下電極２０２の特定位置と上電極２０６の形成位置とは互いに映射（ｍａｐｐｉｎｇ）する。次に、下電極２０２と上電極２０６との間の位置映射の実施例を説明する。図７ａにおいて、下電極２０２の面積は上電極２０６の面積より大きい。下電極２０２の中心と上電極２０６の中心とは互いに対応して映射する。図７ｂにおいて、下電極２０２の面積は上電極２０６の面積より大きい。下電極２０２の中心と上電極２０６の中心とは互いに対応して映射する。ただし、下電極２０２は、囲み模様の開け口２１４を有する。図７ｃにおいて、下電極２０２の面積は上電極２０６の面積より小さい。下電極２０２の中心と上電極２０６の中心とは互いに対応して映射する。図７ｄにおいて、下電極２０２の寸法と上電極２０６の寸法とは同じであるが、相対位置は平行的にちょっと移動する。原則としては、下電極２０２と上電極２０６との間に、少なくとも部分で重なり合うだけ、下電極２０２と上電極２０６との間の映射関係（相対位置関係）が任意に設計することができる。従って、本発明によって、フリッカー現象を改善する伴に、液晶表示装置の透過率を維持して、更に高めることができる。

本発明の液晶表示装置は、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤａｔａＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、自動車用ディスプレイ、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、ポータブルＤＶＤプレーヤに用いられている。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

Ａ，Ａ１，Ｏ画素ユニット
１下基板
２上基板
３共通電極
１０ゲートライン
２０データライン
３０多結晶シリコン層
４０蓄積容量ライン
５０蓄積容量
１００液晶層
１０１保護層
１０１−１、１０１−２保護層
１０２上電極
１１２接触孔
１１４無駄なエリア
２００液晶層
２０１保護層
２０１−１、２０１−２保護層
２０２，２０２−１下電極
２０４保護層
２０６上電極
２０８蓄積容量
２１２接触孔
２１４開け口

Claims

複数の画素ユニットを備える表示装置であって、
各画素ユニットは、
下基板と、
前記下基板の上に形成され、パターンされた多結晶シリコン層、データライン及びゲートラインを含む複数の中間層と、
前記複数の中間層の上に形成された第一保護層と、
前記第一保護層の上に形成された下電極と、
前記下電極の上に覆い被されて、形成された第二保護層と、
前記下電極を対応して、前記第二保護層の上の特定位置に形成された上電極とを有する表示装置。
前記下電極は透明導電材料であることを特徴する請求項１記載の表示装置。
前記下電極は酸化インジウムスズであることを特徴する請求項２記載の表示装置。
前記表示装置の上側に設けられる上基板を更に有することを特徴する請求項１記載の表示装置。
前記上基板の下表面に形成され、前記下電極に接続される共通電極を更に有することを特徴する請求項４記載の表示装置。
前記上電極と前記共通電極との間に設けられる液晶層を更に有することを特徴する請求項５記載の表示装置。
前記画素ユニットの液晶層容量値と蓄積容量値との総量である前記画素ユニットの総容量値とゲート幅の比は１５０以上であることを特徴する請求項６記載の表示装置。
前記画素ユニットは蓄積容量ラインを更に有して、前記蓄積容量ラインの幅は、前記ゲートラインの幅より小さいか等しいことを特徴する請求項１記載の表示装置。
前記画素ユニットは蓄積容量ラインを更に有して、前記蓄積容量ラインの幅は、前記データラインの幅より小さいか等しいことを特徴する請求項１記載の表示装置。
前記下電極と前記データラインとは、前記表示装置中の異なる層に形成されることを特徴する請求項１記載の表示装置。
前記表示装置は、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤａｔａＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノートパソコン、デスクトップパソコン、テレビ、自動車用ディスプレイ、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、航空用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、ポータブルＤＶＤプレーヤのいずれかに用いられていることを特徴する請求項１記載の表示装置。