CN100485499C - 液晶面板结构及其形成方法 - Google Patents

Abstract

将液晶面板的象素电极延伸到整个象素区，而在该液晶面板采用点反转驱动方式驱动时，仅仅会在象素区的两侧因液晶分子排列方向不连续处产生漏光。因此，本发明仅需在对应区域的薄膜晶体管基板侧形成遮光层，除了可以提高液晶面板的孔径比，遮光层还可以修补栅极线或数据线。

Description

液晶面板结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种液晶面板结构及其形成方法，特别涉及一种采用点反转(dot inversion)驱动的液晶面板结构及其形成方法。

现有技术

如图1A和图1B所示的传统液晶面板，是由一个彩色滤光片基板160、一个薄膜晶体管基板170以及一个固定在彩色滤光片基板160和薄膜晶体管基板170之间的液晶层150所组成。在上述的薄膜晶体管基板170的上面形成多个薄膜晶体管(简称TFT)105、多条栅极线(Gate Lines)110、多条数据线120和多个象素电极140；在上述的彩色滤光片基板160的上面形成一个黑矩阵164和多个彩色滤光片(Color Filters)162。其中，上述的每一个薄膜晶体管105主要有一个栅极电极112、一个栅极绝缘层(图中未示)、一个半导体层114、一个源极电极116和一个漏极118等，而栅极电极112与对应的一条栅极线110电气性连接、源极电极116与对应的一条数据线120电气性连接，以及漏极电极118与对应的一个象素电极140电气性连接。通过薄膜晶体管105控制象素电极140的电压，进而控制象素电极140上的液晶分子的排列。但是传统液晶面板的象素电极140没有完全覆盖数据线120和栅极线110所围成的区域。如图1A所示，象素电极140与栅极线110及数据线120之间错开一定的空隙，该空隙没有被象素电极所覆盖。因此，在该空隙上的液晶分子，其排列方向无法被象素电极140所控制，造成该空隙区域出现漏光的问题。

为了克服上述漏光的问题，在液晶面板的彩色滤光片基板160的相应区域上形成不透光的黑矩阵164用来遮光。图1B是沿图1A中1B-1B’剖面线的剖面结构示意图，在薄膜晶体管基板170上形成绝缘层172，在绝缘层172上形成数据线120和象素电极140，而且在数据线120与象素电极140的上面覆盖保护层(PassivationLayer)104以保护数据线120和象素电极140。而在彩色滤光片基板160的下表面上有黑矩阵164和彩色滤光片162，黑矩阵164对应于象素电极140与栅极线110及数据线120之间的漏光区域，而彩色滤光片162对应于象素电极140的区域。

上述的液晶面板的结构虽然以黑矩阵164的遮蔽作用作为挡光结构解决漏光问题。但是，液晶面板在装配时，彩色滤光片基板160与薄膜电晶体基板170的相对位置的对准精度并不高。因此，黑矩阵164的面积与象素电极140与栅极线110及数据线120之间的漏光区的面积相比必须大很多，以避免由于装配上的误差而使黑矩阵164无法完全遮蔽漏光区的漏光。而较大的黑矩阵164会降低液晶面板的孔径比。因此，部分液晶面板在薄膜晶体管基板170的上面形成挡光结构。图1C显示了先前技术中一种液晶面板的薄膜晶体管基板结构。其中，在薄膜晶体管基板上形成不透明遮光层(light-shielding layer)125。为清楚地表示各元件的形状及相对关系，不透明遮光层125被象素电极140、数据线120和凸块122所遮蔽的部分以虚线表示。由于摄影刻印工艺的精度高于液晶面板装配的精度，所以不透明遮光层125的面积将小于图1B的黑矩阵164的面积。因此，以遮光层作为挡光结构取代黑矩阵可以增加液晶面板的孔径比。而且，当数据线120发生断线时，可以通过连接不透明遮光层125和凸块122，从而达到修补的作用。

但是，由于在上述液晶面板结构中的每个由两相邻栅极线和两相邻数据线所定义的象素区内，象素电极与四周的栅极线和数据线均间隔一定的空隙。因此，不论是以彩色滤光基板上的黑矩阵还是以薄膜晶体管基板上的不透明遮光层作为挡光结构，都需要形成在象素区的四周，这样才能完全遮蔽漏光。因此，仍然会影响到孔径比的大小，使液晶面板的质量无法有效地提高。

发明内容

鉴于在上述的发明背景下，传统方法所提供的液晶面板结构所产生的诸多问题与缺点，本发明主要的目的在于提供一个高孔径比的液晶面板结构，以提高液晶面板的质量。

本发明的另一目的在于利用在薄膜晶体管基板侧形成不透明的遮光层来避免装配精度不高的问题，以便更加提高液晶面板的孔径比。

本发明的又一目的是利用上述薄膜晶体管基板侧的不透明的遮光层来修复相对应的栅极线或数据线中的断线，以便降低液晶面板的不良率。

根据上述的目的，本发明提供了一种采用点反转方式驱动的液晶面板结构。该液晶面板结构包含：一个上基板、一个下基板、一个液晶层、一个彩色滤片层、多条栅极线和数据线、一个象素电极层、多个薄膜晶体管以及多个第一不透明区块和多个第二不透明区块。该上基板和该下基板相互平行，并且该液晶层位于该上基板和该下基板之间。该彩色滤片层位于该上基板的下表面，而所述多条栅极线和数据线位于该下基板的上表面，且彼此垂直，两条相邻栅极线与两条相邻数据线确定一个象素区。该象素电极层位于该下基板的上表面，包含多个象素电极，每个象素电极位于与之相对应的一个象素区上，该象素电极的部分区域与确定该象素区的两条数据线和两条栅极线重叠。所述多个薄膜晶体管位于该下基板的上表面，其中每个薄膜晶体管位于所述对应的象素区之内，而每一个薄膜晶体管包括一个栅极电极、一个漏极电极和一个源极电极，该栅极电极与所述多条栅极线中与之对应的一条栅极线电气性连接，该源极电极与所述多条数据线中与之相对应的一条数据线电气性连接，该漏极电极与相应的一个象素电极电气性连接。所述多个第一不透明区块和所述多个第二不透明区块位于该下基板的上表面，用以遮蔽该液晶面板的漏光区域，而所述多个第一不透明区块与所述多条栅极线平行，所述多个第二不透明区块与所述多条数据线平行。其中，每个第一不透明区块位于相应象素区的两条栅极线中的一条栅极线的旁边，每个第二不透明区块位于相应象素区的两条数据线中的一条数据线的侧边。

本发明也提供了一种液晶面板的薄膜晶体管基板。上述该薄膜晶体管基板包括一个基板以及多个象素单元。所述多个象素单元位于该基板的上面，每个象素单元包括四条导线、一个象素电极层、一个薄膜晶体管和一个长条遮光层。所述四条导线，位于该象素单元的四周，包括一条第一栅极线、一条第二栅极线、第一数据线和一条第二数据线，该第一栅极线和该第二栅极线，分别位于该象素单元的相对两侧上且彼此平行，而该第一数据线和该第二数据线，分别位于该象素单元另外两个相对侧上，并与该第一栅极线和所述多条第二栅极线垂直。该象素电极层位于该象素单元上，该象素电极的部分区域与所述四条导线中的至少一条导线部分重叠。该薄膜晶体管位于该象素单元内以及邻近于所述四条导线中的一个相交点。该长条遮光层位于该象素单元内，并邻近于该象素单元四侧中的一侧。

本发明还提供了一种液晶面板的修复方法。其中，该液晶面板包括多个象素电极和多个长条遮光导线，而每个所述象素电极与相应的一个象素区的两条栅极线和两条数据线部分重叠，每个长条遮光导线对应于一个象素区，并与该象素区的两条栅极线和两条数据线中的一条平行以及部分重叠。该液晶面板修复方法以激光照射所述多个长条遮光导线中的至少一个长条遮光导线，使所述至少一个长条遮光导线以及与该长条遮光导线部分重叠的所述两条栅极线和两条数据线中的一条通过至少两个连接点来进行电气性连接。

如上述，本发明通过增加象素电极的面积，可以减少液晶分子不受驱动电压的控制而造成漏光的区域面积，以便减少遮光层或不透明区块的使用和所需的面积，从而增加液晶面板的孔径比。本发明并在薄膜晶体关基板侧形成遮光层或不透明区块，以便减少装配的误差所造成的需要加大黑矩阵面积的问题。因此，本发明的液晶面板可以比先前技术的液晶面板有较高的孔径比。而且薄膜晶体管基板侧的遮光层或不透明区块除了具有避免漏光的功能外，同时具有修补栅极线或数据线中的断线等功能。

附图说明

图1A是先前技术中液晶面板结构的示意图；

图1B是图1A中沿1B-1B’线的剖面结构示意图；

图1C是先前技术中具有遮光层的薄膜晶体管基板侧的示意图；

图2A是显示一个具有较高孔径比的液晶面板结构的示意图；

图2B是图2A中沿2B-2B’线的剖面结构示意图；

图2C是显示图2A中的液晶面板结构的漏光区域的示意图；

图2D是显示本发明的一个较佳实施例的液晶面板结构的示意图；

图2E是图2D中沿2E-2E’线的剖面结构示意图；

图2F是图2D中沿2F-2F’线的剖面结构示意图；及

图2G是显示本发明的液晶面板结构的修补断线示意图。

附图符号对照表：

10 栅极线

15 遮光层

18 栅极断线部分

19 连接点

20  数据线

25  遮光层

28  漏极断线部分

29  连接点

40  象素电极

50  液晶层

52  液晶分子

54  电力线

60  上基板

62  彩色滤片层

70  下基板

72  绝缘层

74  保护层

80  漏光

90  校准方向

90’校准方向之分量

100 漏光区

104 保护层

105 薄膜晶体管

110 栅极线

112 栅极

114 半导体层

116 漏极

118 源极

120 数据线

122 凸块

125 不透明遮光层

140 象素电极

150 液晶层

160 彩色滤光片基板

162 彩色滤光片

164 黑矩阵

170 薄膜晶体管基板

172 绝缘层

具体实施方式

本发明的一些实施例将详细描述如下。然而，除了详细描述的实施例外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行，且本发明的范围不受限制，其以附属的权利要求书为准。

再者，为提供更清楚的说明以及更容易理解本发明，图中各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度相比已经被放大；不相关的细节部分也没有完全画出，以便图样简洁。

为了提高液晶面板的孔径比，本发明的液晶面板内的象素电极与相应的象素区侧边的栅极线或数据线部分重叠。如图2A所示，每个象素电极40与象素区四周边上的两条栅极线10和两条数据线20部分重叠。为了清楚了解栅极线10、数据线20与象素电极40间的相对位置关系，栅极线10与象素电极40以及数据线20与象素电极40之间被相互遮盖的部分，以虚线来表示，且仅画出部分象素电极40，以便图样简洁。液晶面板的液晶分子(未绘出)的排列方向与校准方向90相同。因此，当在象素电极上施加一个驱动电压时，象素电极与彩色滤光片基板的共同电极(未绘出)之间将产生电力线，从而使液晶分子的排列方向与电力线的方向一致。因此，液晶面板内液晶分子排列方向的可控区域包括了由数据线20和栅极线10所确定的象素区的全部范围。相对于传统的液晶面板技术，本发明的液晶面板有较大的孔径比。

为了避免液晶在周期性切换驱动电压的极性时，将产生闪烁现象，通过将液晶面板分成多个区域(例如点反转)，以及使两个邻近区域的驱动电压极性相反来驱动液晶面板大部分。因此，在任何时刻人眼均会看到一个具有平均亮度且不闪烁的影像。本发明适用于采用上述区域反转的驱动方式驱动的液晶面板，特别是采用点反转驱动的液晶面板。以下以采用点驱动的液晶面板为例来说明本发明。

采用点驱动的液晶面板，其每相邻的两个象素电极40的驱动电压极性相反，因此在两相邻象素电极40之间将有电力线54产生，如图2B所示。图2B是沿图2A中2B-2B’剖面线的剖面结构示意图，在下基板70(部分已知技术称之为薄膜晶体管基板)上有一个绝缘层72，多条数据线20在绝缘层72的上面形成并被一保护层74所覆盖，而在保护层74的上面形成多个象素电极40。由于液晶面板的预倾斜设计，液晶分子52将沿着预倾斜方向排列，其排列方向以校准方向90来表示。其中校准方向的分量90’是校准方向90沿2B2B’剖面线的分量。因此，在图2B中，在两个象素电极40之间的电力线54的强度较强的区域上，液晶分子52主要受到电力线54的影响从而沿逆预倾斜的方向排列，因此其排列方向被改变；在电力线54强度较弱的区域上，液晶分子52会维持预倾斜方向的设计，沿校准方向90的排列方向来排列。因此，将造成液晶分子52的排列方向在空间上有不连续的情况。由图2B明显可知，在这个液晶分子52排列方向不连续的交界区域，光可以轻易通过而不受液晶分子52的控制。所以，造成背光模组的光80透过下基板70后，从这个液晶分子排列方向不连续的区域直接穿过从而造成区域漏光现象。

图2C是显示由于采用点反转的驱动方式而造成的漏光区域100的示意图。同样地，为了使图样简洁，在图2C中仅画出部分象素电极40。明显可知，漏光区100仅存在两相邻栅极线与两相邻数据线所确定的象素区的四边中的两边上。因此，如图2D所示(未显示出数据线与栅极线的一个相交点旁的薄膜晶体管)，只要在每个象素区的漏光区100上形成不透明的遮光层15和25，即可避免上述的漏光问题，从而提高液晶面板的对比。

图2E是沿图2D中2E-2E’剖面线的剖面结构示意图。液晶面板结构由相互平行的一个上基板(部分已知技术称之为彩色滤光基板)60和一个下透明基板70，以及上述两基板间的一个液晶层50所组成。在所述上基板60上形成一个彩色滤片层62。在所述下基板70的上表面上形成多条数据线20和栅极线10(显示于图2F)、多个象素电极40、多个遮光层25、一个绝缘层72、一个保护层74以及多个薄膜晶体管(未显示)。每个象素电极层40的部分区域与数据线20重叠。在下基板70的上面形成每一个遮光层25，并被绝缘层72所覆盖，遮光层25的相对位置在相应的一条数据线20的侧边上且在对应于液晶分子排列方向不连续的区域上，以遮蔽漏光区100在该数据线20旁的漏光。而且数据线20与遮光层25有部分区域重叠。遮光层25可在数据线20之前或后形成(及上方或下方)，而最好的情况是遮光层25在数据线20之前(即，数据线20之下)形成。如此，遮光层25即可与栅极线10在同一摄影刻印步骤中形成。也就是说，可以在只改变光罩的图形而不增加制作步骤的情况下，形成遮光层25，所以遮光层25的设计几乎不会增加液晶面板的成本。

图2F是沿图2D中2F-2F’剖面线的剖面结构示意图。相同地，液晶面板主要包括一个上基板60、一个下基板70、一个液晶层50、一个彩色滤片层62、多条栅极线10、多个象素电极40、多个遮光层15、一个绝缘层72、一个保护层74以及多个薄膜晶体管(未显示)。遮光层15可以在栅极线10上方或下方，在相应的一条栅极线10的侧边上、且对应于液晶分子排列方向不连续的漏光区上形成每一个遮光层15，以遮蔽漏光区100在该栅极线10旁的漏光，而且栅极线10与遮光层15有部分区域重叠。最好的情况是遮光层15在栅极线10之上，因此，遮光层15即可与数据线20在同一摄影刻印步骤中形成。

本发明的遮光层15和遮光层25，除具有遮光的功能外，还可以起到修补栅极线10、数据线20中的断线或其他不良电性的作用。如图2G所示，在栅极断线部分18和漏极断线部分28的两侧上，以激光照射栅极线10与遮光层15以及数据线20与遮光层25的重叠区域，使照射部分的材料由于融化而彼此电气性连接从而形成一个或一个以上的连接点19和连接点29，使栅极线10与遮光层15以及数据线20与遮光层25通过这些连接点19和连接点29来电气性连接。因此栅极线10和数据线20上的信号可通过经过遮光层15和遮光层25的方式来传递，因此遮光层15和遮光层25具有修复断线的功能。

本发明通过较佳实施例进行如上说明，然而它们并非用以限定本发明所主张的专利权利范围。本发明专利保护范围应以附加的权利要求及其等同领域为准。本领域的技术人员，在不脱离本专利精神下所完成的等效改变或设计，应包括在下述的权利要求内。

Claims (18)

1、一种液晶面板结构，该液晶面板结构采用点反转方式驱动，包含：

一个上基板；

一个下基板，平行于该上基板；

一个液晶层，位于该上基板与该下基板之间；

一个彩色滤片层，位于该上基板的下表面；

多条栅极线，位于该下基板的上表面；

多条数据线，位于该下基板的该上表面上并与所述多条栅极线垂直，而两条相邻的栅极线与两条相邻的数据线确定一个象素区；

一个象素电极层，位于该下基板的该上表面上，包括多个象素电极，每个象素电极位于相应的一个象素区上，该象素电极的部分区域与定义该象素区的两条数据线和两条栅极线重叠；

多个薄膜晶体管，位于该下基板的该上表面上，每个薄膜晶体管位于相应的象素区之内或栅极线之上，而每一个薄膜晶体管包括一个栅极电极、一个漏极电极和一个源极电极，该栅极电极与所述多条栅极线中相应的一条栅极线电气连接，该源极电极与所述多条数据线中的相应的一条数据线电气连接，该漏极电极与相应的一个象素电极电气性连接；以及

多个第一不透明区块和多个第二不透明区块，位于下基板的该表面上，用以遮蔽该液晶面板的漏光区域，而所述多个第一不透明区块与所述多条栅极线平行，所述多个第二不透明区块与所述多条数据线平行；

其中，每个第一不透明区块位于相应象素区的两条栅极线中的一条栅极线的侧边且与相应的一条栅极线部分重叠，每个第二不透明区块位于相应象素区的两条数据线中的一条数据线的侧边且与相应的一条数据线部分重叠。

2、如权利要求1所述的液晶面板结构，其中所述多个第一不透明区块与所述多条数据线在同一摄影刻印步骤中形成。

3、如权利要求1所述的液晶面板结构，其中所述多个第二不透明区块与所述多条栅极线在同一摄影刻印步骤中形成。

4、如权利要求1所述的液晶面板结构，其中所述多个第一不透明区块中的至少一个第一不透明区块与相应的该栅极线通过至少两个连接点来电气性连接。

5、如权利要求4所述的液晶面板结构，其中所述至少两个连接点是采用激光照射而形成的。

6、如权利要求1所述的液晶面板结构，其中所述多个第二不透明区块中的至少一个第二不透明区块与相应的该数据线通过至少两个连接点来电气性连接。

7、如权利要求6所述的液晶面板结构，其中所述至少两个连接点是采用激光照射而形成的。

8、一种液晶面板的薄膜晶体管基板，该液晶面板采用区域反转方式进行驱动，该薄膜晶体管基板包括：

一个基板；

多个象素单元，所述多个象素单元位于该基板之上，每个象素单元包括：

四条导线，位于该象素单元之四周，包括一个第一栅极线、一个第二栅极线、第一数据线和一个第二数据线，该第一栅极线和该第二栅极线分别位于该象素单元的相对两侧边上且彼此平行，而该第一数据线和该第二数据线分别位于该象素单元的另外两个相对侧边上，并与该第一栅极线和所述多条第二栅极线垂直；

一个象素电极层，位于该象素单元内，该象素电极层的部分区域与所述四条导线部分重叠；

一个薄膜晶体管，该薄膜晶体管位于该象素单元之内；

一个第一长条遮光层，位于该象素单元之内，并邻近于该象素单元的四侧中与所述四条导线中的一条导线重叠的第一侧上，且与该第一侧边上相应的一条导线部分重叠；以及

一个第二长条遮光层，位于该象素单元之内，邻近于该象素电极层的区域中与所述第一侧边垂直的第二侧上，且与该第二侧边上相应的一条导线部分重叠。

9、如权利要求8所述的液晶面板的薄膜晶体管基板，其中所述区域反转方式是点反转方式。

10、如权利要求9所述的液晶面板的薄膜晶体管基板，其中与该第一长条遮光层部分重叠的该导线以及该第一长条遮光层通过至少两个连接点来电气性连接。

11、如权利要求10所述的液晶面板的薄膜晶体管基板，其中所述至少两个连接点是采用激光照射而形成的。

12、如权利要求9所述的液晶面板的薄膜晶体管基板，其中与该第二长条遮光层部分重叠的该导线和该第二长条遮光层通过至少两个连接点来电气性连接。

13、如权利要求12所述的液晶面板的薄膜晶体管基板，其中所述至少两个连接点是采用激光照射而形成的。

14、如权利要求9所述的液晶面板的薄膜晶体管基板，其中该第一长条遮光层与该第二长条遮光层部分重叠的该导线在同一摄影刻印步骤中形成。

15、如权利要求9所述的液晶面板的薄膜晶体管基板，其中该第二长条遮光层与和该第一长条遮光层部分重叠的该导线在同一摄影刻印步骤中形成。

16、一种液晶面板的修复方法，该液晶面板采用区域反转方式进行驱动，该液晶面板包括多个象素电极、多个第一长条遮光导线和多个第二长条遮光导线，而每个所述象素电极与对应的一个象素区的两条栅极线和两条数据线均部分重叠，每个第一长条遮光导线对应于一个象素区，并且与该象素区的两条栅极线和两条数据线中的一条平行以及部分重叠，所述多个第二长条遮光导线与所述多个第一长条遮光导线垂直，而每个第二长条遮光导线对应于一个象素区，并与该象素区的两条栅极线和两条数据线中一条平行以及部分重叠，该液晶面板修复方法包括以下步骤：

采用激光照射所述多个第一长条遮光导线中的至少一条第一长条遮光导线，使所述至少一条第一长条遮光导线以及与该第一长条遮光导线部分重叠的所述两条栅极线和两条数据线中的一条通过至少两个连接点来电气性连接。

17、如权利要求16所述的液晶面板修复方法，进一步包括如下步骤：

采用激光照射所述多个第二长条遮光导线中的至少一条第二长条遮光导线，使所述至少一条第二长条遮光导线以及与该第二长条遮光导线部分重叠的所述两条栅极线和两条数据线中的一条通过至少两个连接点电气性连接。

18、如权利要求16所述的液晶面板修复方法，其中所述区域反转方式是点反转方式。

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