TW201502673A

TW201502673A - 液晶顯示裝置

Info

Publication number: TW201502673A
Application number: TW103116884A
Authority: TW
Inventors: Masakatsu Kitani
Original assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-01-16
Also published as: US20140347584A1; TWI563333B; KR20140139414A; JP2014228834A; US9459502B2

Abstract

本發明之一實施形態之液晶顯示裝置包括陣列基板(AR)、對向基板(CT)、及液晶層(LQ)。陣列基板具備複數個像素電極(PE)、複數條閘極配線(G)、複數條源極配線(S)、複數個開關元件(SW)、及複數個遮光層(LS)。各個遮光層係與複數條源極配線之中在複數條閘極配線之延伸方向排列的偶數源極配線交叉而延伸。

Description

液晶顯示裝置

本發明之實施形態係關於一種液晶顯示裝置。

近年來，平面顯示裝置被大量地開發，其中液晶顯示裝置因輕量、薄型、低耗電等優勢而被用作各種電子機器之顯示裝置。

主動矩陣型液晶顯示裝置具備包含配置成矩陣狀之像素之主動區域(active area)。於主動區域具備沿像素排列之列延伸之閘極配線、沿行延伸之源極配線、及配置於源極配線與閘極配線交叉之位置附近的開關元件。

於液晶顯示裝置中，進行例如於每一圖框反轉施加至液晶之電壓之極性之交變電場驅動。例如於行反轉驅動中，為各圖框中沿源極配線之每一行產生極性反轉之極性模式，於點反轉驅動中，為各圖框中不同極性之像素排列成棋盤格狀之極性模式。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2000-10120號公報

[專利文獻2]日本專利特開2008-197359號公報

根據本發明之實施形態，其目的在於提供一種顯示品質良好之液晶顯示裝置。

一實施形態之液晶顯示裝置包括：陣列基板，其具備配置成矩陣狀之複數個像素電極、沿上述複數個像素電極排列而成之列延伸之複數條閘極配線、沿上述複數個像素電極排列而成之行延伸的複數條源極配線、複數個開關元件、及複數個遮光層；且上述開關元件之各者係配置於上述複數條閘極配線之對應之1條閘極配線與上述複數條源極配線之對應之1條源極配線交叉的位置附近，上述複數個遮光層係配置於上述複數個開關元件之下層；對向基板，其具備與複數個像素電極相對向之共通電極；及液晶層，其被保持於上述陣列基板與上述對向基板之間；且上述遮光層之各者係與上述複數條源極配線之中在上述複數條閘極配線之延伸方向排列之偶數源極配線交叉而延伸。

2‧‧‧驅動IC晶片

ACT‧‧‧主動區域

AL1‧‧‧第1配向膜

AL2‧‧‧第2配向膜

AR‧‧‧陣列基板

C‧‧‧輔助電容線

Ccs‧‧‧輔助電容

CE‧‧‧共通電極

CH1‧‧‧接觸孔

CH2‧‧‧接觸孔

CH3‧‧‧接觸孔

Cgs‧‧‧寄生電容

Clc‧‧‧液晶電容

Cp1‧‧‧寄生電容

Cp2‧‧‧寄生電容

CT‧‧‧對向基板

E1‧‧‧接觸電極

G(G1~Gn)‧‧‧閘極配線

GD‧‧‧閘極驅動器

L1‧‧‧第1層間絕緣膜

L2‧‧‧第2層間絕緣膜

L3‧‧‧第3層間絕緣膜

L4‧‧‧第4層間絕緣膜

LPN‧‧‧液晶顯示面板

LQ‧‧‧液晶層

LS‧‧‧遮光層

PE‧‧‧像素電極

PX‧‧‧像素

PX(R)‧‧‧紅色像素

PX(G)‧‧‧綠色像素

PX(B)‧‧‧藍色像素

S(S1~Sm)‧‧‧源極配線

SB1‧‧‧透明絕緣基板

SC‧‧‧汲極配線

SD‧‧‧源極驅動器

SW‧‧‧開關元件

X‧‧‧第1方向

Y‧‧‧第2方向

圖1係概略性地表示一實施形態之液晶顯示裝置之一構成例之圖。

圖2係概略性地表示上述實施形態之液晶顯示裝置之主動區域之一構成例之圖。

圖3係概略性地表示將圖2所示之液晶顯示面板以III-III線切斷時之剖面結構之剖面圖。

圖4係用以說明於主動區域之一部分中配置遮光層之位置之圖。

圖5係表示於遮光層與閘極配線、源極配線、汲極配線之間產生之電容之一例之圖。

圖6係概略性地表示上述實施形態之液晶顯示裝置之主動區域之其他構成例之圖。

以下，參照圖式詳細地說明一實施形態之液晶顯示裝置。

圖1係概略性地表示本實施形態之液晶顯示裝置之一構成例之圖。

本實施形態之液晶顯示裝置具備主動矩陣型液晶顯示面板LPN。液晶顯示面板LPN具備作為第1基板之陣列基板AR、與陣列基板AR對向配置且作為第2基板之對向基板CT、及被保持於該等陣列基板AR與對向基板CT之間的液晶層LQ。液晶顯示面板LPN具備顯示圖像之主動區域ACT。主動區域ACT係由配置成m×n個矩陣狀之複數個像素PX構成(其中m及n為正整數)。

液晶顯示面板LPN於主動區域ACT具備n條閘極配線G(G1~Gn)、n條輔助電容線C(C1~Cn)、及m條源極配線S(S1~Sm)等。閘極配線G及輔助電容線C例如沿第1方向X大致線性地外延。該等閘極配線G及輔助電容線C沿與第1方向X交叉之第2方向Y而交替地並列配置。此處，第1方向X與第2方向Y彼此大致正交。源極配線S與閘極配線G及輔助電容線C交叉。源極配線S沿第2方向Y大致線性地外延。再者，閘極配線G、輔助電容線C、及源極配線S並不一定要線性地外延，該等之一部分亦可彎曲。

各閘極配線G被拉出至主動區域ACT之外側，而連接於閘極驅動器GD。各源極配線S被拉出至主動區域ACT之外側，而連接於源極驅動器SD。該等閘極驅動器GD及源極驅動器SD之至少一部分例如與驅動IC(integrated circuit，積體電路)晶片2連接，該驅動IC晶片2形成於陣列基板AR且內置有控制器。

各像素PX具備開關元件SW、像素電極PE、共通電極CE等。輔助電容Ccs例如形成於輔助電容線C與開關元件SW之汲極配線(半導體層)之間。輔助電容線C與施加輔助電容電壓之電壓施加部(未圖示)電性連接。

再者，於本實施形態中，像素電極PE形成於陣列基板AR，另一方面，共通電極CE形成於對向基板CT。液晶顯示面板LPN主要利用形成於該等像素電極PE與共通電極CE之間之電場而將液晶層LQ之液晶分子開關。

開關元件SW例如由n通道薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)構成。該開關元件SW與閘極配線G及源極配線S電性連接。此種開關元件SW可為頂閘極型或底閘極型之任一種。又，開關元件SW之半導體層例如由多晶矽形成，但亦可由非晶矽形成。

像素電極PE配置於各像素PX，與開關元件SW電性連接。共通電極CE係經由液晶層LQ而相對於複數個像素PX之像素電極PE共通地配置。此種像素電極PE及共通電極CE例如由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)或銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)等具有透光性之導電材料形成，但亦可由鋁等其他金屬材料形成。

陣列基板AR具備用以對共通電極CE施加電壓之供電部(未圖示)。該供電部例如形成於主動區域ACT之外側。共通電極CE被拉出至主動區域ACT之外側，且經由未圖示之導電構件而與供電部電性連接。

圖2係概略性地表示自對向基板側觀察圖1所示之液晶顯示面板LPN時之一像素PX之結構例之俯視圖。此處，表示X-Y平面中之俯視圖。

所圖示之像素PX為沿第1方向X之長度短於沿第2方向Y之長度之長方形狀。於彩色顯示型液晶顯示面板之情形時，像素PX包含複數種顏色之像素。於本實施形態中，例如像素PX包含紅色像素PX(R)、綠色像素PX(G)、及藍色像素PX(B)。各色像素沿源極配線S之延伸方向排列。複數種顏色之像素沿閘極配線G之延伸方向週期性排列。

閘極配線G沿第1方向X延伸。輔助電容線C隔著閘極配線G而沿第1方向X延伸。源極配線S沿第2方向Y外延。像素電極PE配置於鄰接之源極配線S之間。又，像素電極PE配置於鄰接之輔助電容線C之間。

源極配線S橫跨於第1方向X鄰接之像素PX之交界而配置。又，閘極配線G配置於像素PX之第2方向Y之大致中央部分。輔助電容線C橫跨於第2方向Y鄰接之像素PX之交界而配置。

開關元件SW於所圖示之例中，與閘極配線G及源極配線S電性連接。開關元件SW設置於閘極配線G與源極配線S之交點，汲極配線SC沿源極配線S及輔助電容線C延長，經由形成於與輔助電容線C重疊之區域之接觸孔CH1、CH2而與像素電極PE電性連接。此種開關元件SW設置於與源極配線S及輔助電容線C重疊之區域內，幾乎不會自與源極配線S及輔助電容線C重疊之區域伸出，從而抑制有助於顯示之開口部之面積之減少。

於開關元件SW之下層，配置有遮光層LS。遮光層LS係與閘極配線G和源極配線S交叉之部分相對向而配置，並且於閘極配線G之下層沿第1方向X延伸，如下所述般至少跨及在第1方向X鄰接之偶數像素PX而配置。遮光層LS與閘極配線G相對向而配置。

陣列基板AR具備透明絕緣基板SB1、遮光層LS、汲極配線SC、閘極配線G、輔助電容線C、源極配線S、接觸電極E1、像素電極PE、及第1配向膜AL1。

遮光層LS配置於透明絕緣基板SB1上，且被第1層間絕緣膜L1覆蓋。

汲極配線SC配置於第1層間絕緣膜L1上，且被第2層間絕緣膜L2覆蓋。汲極配線SC係由多晶矽或非晶矽等之半導體形成。

閘極配線G及輔助電容線C配置於第2層間絕緣膜L2上，且被第3 層間絕緣膜L3覆蓋。閘極配線G配置於遮光層LS之上層，以與汲極配線SC在2處交叉之方式分支。輔助電容線C係以介隔第2層間絕緣膜L2與汲極配線SC相對向之方式配置，於與汲極配線SC之間形成輔助電容。輔助電容線C於汲極配線SC上被除去一部分。

源極配線S及接觸電極E1配置於第3層間絕緣膜L3上，且被第4層間絕緣膜L4覆蓋。源極配線S於閘極配線G之一側，於設置於第2層間絕緣膜L2及第3層間絕緣膜L3之接觸孔CH3中與汲極配線SC電性連接。接觸電極E1於閘極配線G之另一側，於設置於第2層間絕緣膜L2及第3層間絕緣膜L3之接觸孔CH1中與汲極配線SC電性連接。

像素電極PE配置於第4層間絕緣膜L4上，且被第1配向膜AL1覆蓋。像素電極PE於設置於第4層間絕緣膜L4之接觸孔CH2中與接觸電極E1電性連接。即，像素電極PE經由接觸電極E1而與汲極配線SC電性連接。

對向基板CT具備透明絕緣基板(未圖示)、黑矩陣(未圖示)、彩色濾光片(未圖示)、共通電極(未圖示)、及第2配向膜AL2。

彩色濾光片具備配置於紅色像素PX(R)之紅色著色層(未圖示)、配置於綠色像素PX(G)之綠色著色層(未圖示)、及配置於藍色像素PX(B)的藍色著色層(未圖示)。於鄰接之著色層之交界配置有黑矩陣。

第2配向膜AL2覆蓋對向基板CT之表面，且與第1配向膜AL1相對向。

圖4係用以說明於主動區域ACT之一部分中配置遮光層LS之位置之圖。

遮光層LS係跨及於閘極配線G之延伸方向排列之偶數像素PX而配置，且與偶數源極配線S交叉。於彩色顯示型液晶顯示裝置中，較理想為，遮光層LS跨及週期性排列之彩色濾光片之著色層之偶數週期量之像素PX而配置。於此情形時，遮光層LS跨及與複數種著色層之偶數週期相對向之區域而配置，且與偶數條源極配線S交叉。此處，作為上述複數種著色層，可列舉複數種顏色之著色層。因此，於紅色著色層、綠色著色層、及藍色著色層於第1方向X週期性排列之情形時，遮光層LS係跨及於第1方向X排列之至少6個像素PX而配置。

即，源極配線S(S1~Sm)具備於各圖框之特定之水平時間內被施加正極性信號之源極配線(第1源極配線)、及被施加負極性信號之源極配線(第2源極配線)，遮光層LS之各者所交叉之偶數源極配線S包含相同數量之第1源極配線及第2源極配線。此處，例如於進行行反轉驅動之情形時，第1源極配線及第2源極配線於每一圖框替換，於進行點反轉驅動之情形時，第1源極配線及第2源極配線以水平時間單位替換。

進而，於源極配線S之延伸方向鄰接之2列像素PX中，遮光層LS之端部係配置於閘極配線G之延伸方向的不同位置。因此，複數個遮光層LS於第1方向X空出第1間隔而排列，於第2方向Y空出第2間隔而配置。複數個遮光層LS之中在第2方向Y鄰接之遮光層之端部係向第1方向X偏離。換言之，遮光層LS之端部以不於第2方向Y排列之方式配置。

若如上所述地配置遮光層LS，則即使於產生源極配線S之電位變動之情形時，因遮光層LS上由正極性信號所導致之電位變動、與由負極性信號所導致之電位變動重疊，故上述電位變動於某種程度上相抵而變小。

以下，說明經由遮光層LS使液晶電容Clc變動之機制之一例。

圖5係表示於遮光層LS與閘極配線G、源極配線S、汲極配線SC之間產生之電容之一例之圖。

於各像素PX產生各種電容，如圖1所示，產生於像素電極PE與共通電極CE之間產生之液晶電容Clc、於輔助電容線C與汲極配線SC之間產生之輔助電容Ccs、於像素電極PE與自源極配線S之間產生之寄生電容Cp1、於像素電極PE與鄰接源極配線S之間產生之寄生電容Cp2、及於像素電極PE與閘極配線G之間產生之寄生電容Cgs。

再者，自源極配線S係像素電極PE經由開關元件SW而電性連接之源極配線，鄰接源極配線S係像素電極PE不電性連接之源極配線。

此處，像素電極PE之電位有時會經由遮光層LS而根據源極配線S之電位變動或閘極配線G之電位變動發生變化。此處，說明於遮光層LS與閘極配線G之間產生之合成電容C_ls_gate、於遮光層LS與源極配線S之間產生之合成電容C_ls_sig_total、及於遮光層LS與汲極配線SC之間產生之合成電容C_ls_pix。再者，使用圖5之說明為假設將遮光層LS僅獨立地配置於一像素之開關元件SW之下層之狀態之情形之說明。

合成電容C_ls_gate根據閘極配線G之電位變動而大小發生改變，但因於保持像素電極PE之電位之期間閘極配線G之電位大致固定，故該合成電容C_ls_gate對液晶電容Clc之影響較小。

合成電容C_ls_sig_total根據源極配線S之電位變動而大小發生改變，經由合成電容C_ls_sig_total而遮光層LS之電位發生變動。若使遮光層LS之電位變動為△Vls，使源極配線S之電位變動為△Vsig，則該電位變動△Vls可由下述式表示。

△Vls=(C_ls_sig_total/Cls_total)×△Vsig

此處，為Cls_total=C_ls_gate+C_ls_sig_total+C_ls_pix。

若於保持液晶電容Clc之期間，遮光層LS之電位發生變動，則經由合成電容C_ls_pix(寄生電容)而汲極配線SC之電位發生變動。因汲極配線SC與像素電極PE電性連接，故由汲極配線SC之電位變動導致像素電極PE之電位發生變動。像素電極PE之電位變動△Vpix可由下述式表示。

△Vpix=(C_ls_pix/Ctotal)×△Vls

再者，為Ctotal=Ccs+Clc+Cgs+Cp1+Cp2。

此處，源極配線S之電位變動△Vls於對源極配線S施加正極性信號時、及施加負極性信號時，符號相反。因此，藉由將遮光層LS與施加正極性信號之源極配線S及施加負極性信號之源極配線S之兩者交叉地配置，而源極配線S相對於各遮光層LS之電位變動△Vls於正極側及負極側相抵而變小，結果為像素電極PE之電位變動△Vpix亦變小。

於本實施形態中，遮光層LS配置於在閘極配線G之延伸方向鄰接之6個像素PX，更具體而言，配置於6個開關元件SW及控制該等開關元件SW之閘極電位之閘極配線G之下層。因此，各遮光層LS與於第1方向X鄰接之6條源極配線S交叉，遮光層LS之電位根據於第1方向X鄰接之6條源極配線S之電位變動△Vls之合計而變動。

例如於作為液晶顯示面板LPN之極性反轉方式而採用行反轉驅動之情形時、及採用點反轉驅動之情形時，於各圖框之特定之水平時間內，對於第1方向X鄰接之源極配線S施加不同極性之信號。因此，遮光層LS之電位變動因被施加正極性信號之3條源極配線S之電位變動△Vls、與被施加負極性信號之3條源極配線S之電位變動△Vls相抵，而得到抑制。其結果為由於起因於遮光層LS之電位變動之液晶電容Clc之變動得到抑制，故可避免顯示品質之劣化。

進而，於本實施形態中，遮光層LS之端部以不於第2方向Y排列之方式配置。因此，可避免例如於遮光層LS之交界附近，因鄰接之遮光層LS之電位變動不同而產生線狀之顯示不均。

圖6係概略性地表示本實施形態之液晶顯示裝置之主動區域之其他構成例之圖。

於此例中，像素PX之構成與上述之例不同。即，像素電極PE配置於第2方向Y排列之閘極配線G之間。輔助電容線C在閘極配線G之間於第1方向X延伸。汲極配線SC沿源極配線S以與閘極配線G交叉之方式延伸，並於輔助電容線C之下層擴展而形成輔助電容Ccs。閘極配線G以與汲極配線SC在2處交叉之方式分支。

即使於此例中，遮光層LS亦於開關元件SW與閘極配線G之下層，跨及在閘極配線G之延伸方向排列之偶數像素PX而配置。於彩色顯示型液晶顯示裝置中，於紅色著色層、綠色著色層、及藍色著色層於第1方向X週期性排列之情形時，遮光層LS係跨及於第1方向X排列之至少6個像素PX而配置。

進而，於在源極配線S之延伸方向鄰接之2列像素PX中，遮光層LS之端部係配置於閘極配線G之延伸方向的不同位置。換言之，遮光層LS之端部以不於第2方向Y排列之方式配置。

若如圖6所示地配置遮光層LS，則與上述之例同樣地，即使於產生源極配線S之電位變動之情形時，因遮光層LS由正極性信號所導致之電位變動、與由負極性信號所導致之電位變動重疊，故該電位變動於某種程度上相抵而變小，從而可抑制液晶電容Clc發生變動。

雖已對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為例子而提示者，並不試圖限定發明之範圍。該等新穎之實施形態可以其他各種形態實施，且可於不脫離發明之要旨之範圍內進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及其變化包含於發明之範圍及要旨內，並且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。

例如，於上述實施形態中，遮光層LS以與於第1方向X排列之6條源極配線S交叉之方式配置，複數個遮光層LS沿於第1方向X排列之像素之列而排列地配置，但遮光層LS亦可自第1方向X上之主動區域ACT之一端至另一端為止連續地延伸。即，遮光層LS亦可與於第1方向X排列之全部源極配線S(S1~Sm)交叉而延伸。即使為此情形，亦可獲得與上述實施形態同樣之效果。

進而，於上述實施形態中共通電極CE係配置於對向基板CT，但亦可將本實施形態應用於如下液晶顯示裝置，即，將共通電極CE配置於陣列基板AR，利用像素電極PE與共通電極CE之間產生之橫向電場(包含橫向邊緣電場)控制液晶分子之配向。

又，於上述實施形態中，採用行反轉驅動作為液晶顯示面板LPN之極性反轉方式之情形時，可於像素PX之每1行反轉極性，亦可以RGB3行之像素PX單位反轉極性。即，於各圖框中，對於閘極配線G之延伸方向鄰接之源極配線S每1行或每RGB3行地施加極性互不相同之信號，施加至各源極配線S之信號之極性於每一圖框反轉。任一情形均可獲得與上述實施形態中所獲得之效果同樣之效果。