CN101995707A - 边缘场开关型液晶显示面板、其制造方法及液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了边缘场开关型液晶显示面板、其制造方法以及液晶显示器。其中，液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板，薄膜晶体管阵列基板包括透明基底以及形成于所述透明基底上的多条扫描线和多条数据线，所述多条扫描线和所述多条数据线交叉限定多个像素区域，每个像素区域包括第一透明电极、第二透明电极以及薄膜晶体管，在所述第一透明电极设置多个条形开槽，从而在所述第一透明电极上形成被所述多个条形开槽分别间隔的彼此电性连接的多个条形第一透明电极部，每个像素区域还包括位于所述第二透明电极的下方并且对应于所述第一透明电极的所述多个开槽的位置设置的多个条形凸起。本发明可以降低液晶显示面板的驱动电压，提高透过率。

Description

边缘场开关型液晶显示面板、其制造方法及液晶显示器

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)领域，特别涉及一种边缘场开关(Fringe Field Switching，FFS)型液晶显示面板及其制造方法、以及具有该边缘场开关型液晶显示面板的液晶显示装置。

背景技术

目前TFT-LCD在平板显示领域占主导地位，已被广泛应用于各种领域。传统的扭曲向列(Twisted Nematic，TN)型液晶显示面板存在窄视角的问题，为了实现广视角的液晶显示，利用横向电场的面内切换(In-Plane Switch，IPS)型液晶显示面板以及利用边缘电场的FFS型液晶显示面板均被开发出来，FFS型液晶显示面板相对于IPS型液晶显示面板来说其既有广视角也有高透过率的优点。

图1是现有的FFS型液晶显示面板的局部平面图，为了图示的清楚和简化起见，省略了其中的彩色滤光片基板；图2是沿图1中A-A线的局部剖面图，为了图示的清楚和简化起见，省略了在彩色滤光片基板上设置的黑矩阵层和色阻层。参照图1和图2所示，现有的FFS型液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板100、彩色滤光片基板200以及夹于薄膜晶体管阵列基板100与彩色滤光片基板200之间的液晶分子300，其中，薄膜晶体管阵列基板100包括透明基底10以及形成于透明基底10上的多条扫描线101和多条数据线102，多条扫描线101和多条数据线102交叉限定多个像素区域。每个像素区域包括像素电极14、公共电极11以及用于控制像素电极14的薄膜晶体管103。像素电极14包括多个条形开槽140以及借由所述多个条形开槽140形成的并且彼此电性连接的多个条形像素电极部142。像素电极14和公共电极11之间隔有栅极绝缘层12和钝化层13。薄膜晶体管103的栅极为对应扫描线101的一部分或与对应的扫描线101电性连接，薄膜晶体管103的源极与对应的数据线102电性连接，薄膜晶体管103的漏极通过位于钝化层13上的通孔C与像素电极14电性连接。

为了降低FFS型液晶显示面板的驱动电压，提高液晶分子的响应速度，FFS型液晶显示面板通常采用正介电常数异向性液晶分子，然而，正介电常数异向性液晶分子应用于现有的FFS型液晶显示面板中存在透过率低的缺陷。

该FFS型液晶显示面板利用位于上侧的像素电极14的条形像素电极部142与位于下侧的公共电极11形成边缘电场，边缘电场在条形像素电极部142边缘处的水平方向电场分量最强，另外，由于正介电常数异向性液晶分子受电场影响时倾向平行于电场方向转向，因此，条形像素电极部142边缘处的液晶分子300能够在平行于透明基底10的平面内旋转。条形像素电极部142之间区域的液晶分子300受到的垂直方向电场分量相对于条形像素电极部142上方区域的液晶分子300来说要弱些，而受到的水平方向电场分量相对较强，此外，再加上液晶分子300旋转的弹性作用力，使得液晶分子亦会在平行于透明基底10的平面内旋转，因此，该FFS型液晶显示面板对应于条形像素电极部142之间的区域也有较高的透过率。然而，由于在该FFS型液晶显示面板中公共电极11是平坦的一层，该电场在条形像素电极部142上方处具有较强的垂直方向电场分量，而受到的电场的水平方向电场分量几乎相互抵消，因此，条形像素电极部142上方的液晶分子300基本不会在平行于透明基底10的平面内旋转，而仅是在垂直于透明基底10的平面内旋转，即发生倾斜站立起来，从而导致像素电极14的条形像素电极部142上方的透过率较低。

图3是图2所示的FFS型液晶显示面板的透过率模拟效果图。如图3所示，FFS型液晶显示面板中仅有部分区域的透过率大约在6％左右，而在条形像素电极部142正上方的位置，此处的边缘电场较弱，液晶分子300由于处在较弱的边缘电场作用下，因而具有较小的扭转角度，导致此处的透过率较低，最低处的透过率甚至低于5％，从而影响整个FFS型液晶显示面板的透过率的提高。

另外，在该FFS型液晶显示面板中，由于公共电极11是平坦的一层，公共电极11与像素电极14之间需要较大的电压差才能正常驱动液晶分子300的扭转，从而导致这种FFS型液晶显示面板需要采用较大的驱动电压。

有鉴于此，中国发明专利第ZL 200610169588.9号揭示了一种电极突起的边缘场开关液晶显示器，其包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板以及封装于两个基板之间的液晶层，薄膜晶体管阵列基板包括面板、一组栅线和数据线，栅线和数据线交叉定义一像素区域，像素区域包括薄膜晶体管器件、公共电极、像素电极和隔开公共电极和像素电极的绝缘膜，其中，在隔开公共电极和像素电极的绝缘膜上形成多个横截面为三角形的突起，像素电极形成于该横截面为三角形的突起上。由于突起状像素电极的山形形状，使像素电极的边缘部位的电场分布平移到像素电极的中心部位或者相邻的像素电极之间的部分，这样像素电极边缘部位和其周边的电场分布的更为均匀，液晶分子移动也在整个像素区域变得均匀，这样各个部分的透过率也会得到均匀化。

虽然在横截面为三角形的突起上形成像素电极，在理论上能够使得FFS型液晶显示面板获得较好的透过率，然而，这种横截面为三角形的突起，在实际制程中基本不可能实现，因为在横截面为三角形的突起上需要再覆盖一层像素电极，形成在横截面为三角形的突起上的像素电极很容易在三角形的尖端处发生断裂，从而导致像素电极之间的断路，影响FFS型液晶显示面板的正常显示功能。所以，在一般制程中，如果要形成在其上覆盖电极的突起，通常都形成尖端处“被削掉”的横截面为类似于梯形的突起。

图4显示了具有这种横截面为类似于梯形的突起的FFS型液晶显示面板的局部剖面图，为了图示的清楚和简化起见，其中没有显示彩色滤光片基板和液晶分子，仅显示了薄膜晶体管阵列基板。如图4所示，在透明基底10上形成有公共电极11，在隔开像素电极14和公共电极11的栅极绝缘层12和钝化层13上形成有横截面为类似于梯形的突起15，像素电极14形成于该横截面为类似于梯形的突起15上，从而使得位于上侧的像素电极14的部分区域被垫高。然而，一旦像素电极14形成在这种不具有尖端的突起15上时，像素电极14上方受到的电场的水平方向电场分量并不能得到加强。图5是图4所示的FFS型液晶显示面板的透过率模拟效果图。图5与图3是在相同的模拟条件进行的，由图5可见，电场仍主要存在于像素电极14的倾斜边缘处，因此，像素电极14上方的透过率仍无法得到明显改善，这种具有电极突起的FFS型液晶显示面板仍然会存在以上所提到的技术问题。

因此，有必要提出改进以克服现有技术中的以上问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种FFS型液晶显示面板，其能够提高透过率，降低驱动电压。

为解决上述技术问题，本发明提供一种边缘场开关型液晶显示面板，其包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板以及夹于所述薄膜晶体管阵列基板与所述彩色滤光片基板之间的液晶分子，其中，所述薄膜晶体管阵列基板包括透明基底以及形成于所述透明基底上的多条扫描线和多条数据线，所述多条扫描线和所述多条数据线交叉限定多个像素区域，每个像素区域包括第一透明电极、第二透明电极以及薄膜晶体管，所述第一透明电极设置多个条形开槽，从而在所述第一透明电极上形成被所述多个条形开槽分别间隔的彼此电性连接的多个条形第一透明电极部，其中，每个像素区域还包括位于所述第二透明电极的下方并且对应于所述第一透明电极的所述多个开槽的位置设置的多个条形凸起。

本发明的另一方面提供一种液晶显示器，其包括如上所述的边缘场开关型液晶显示面板。

本发明的又一方面提供了一种边缘场开关型液晶显示面板的制造方法，其包括：

提供薄膜晶体管阵列基板，其包括：

在透明基底上形成绝缘介质层，并对所述绝缘介质层进行图案化，以在透明基底上形成多个条形凸起；

形成第一透明导电材料层，并对所述第一透明导电材料层进行图案化，以形成公共电极；

形成第一金属层，并对所述第一金属层进行图案化，以形成薄膜晶体管的栅极、扫描线以及公共电极线，并且所述公共电极线与所述公共电极电性连接；

依次形成栅极绝缘层、非晶硅层和掺杂非晶硅层，并对所述掺杂非晶硅层和所述非晶硅层进行图案化，以形成薄膜晶体管的半导体层；

形成第二金属层，并对所述第二金属层进行图案化，以形成薄膜晶体管的源极和漏极以及数据线；

沉积钝化层，并对所述钝化层进行图案化以形成通孔；以及

形成第二透明导电材料层，并对所述第二透明导电材料层进行图案化，以形成像素电极，所述像素电极通过所述通孔与薄膜晶体管的漏极电性连接；

提供彩色滤光片基板；以及

在所述薄膜晶体管阵列基板和所述彩色滤光片基板之间滴注液晶分子并密封成盒。

本发明通过在位于第二透明电极的下方对应于第一透明电极的多个开槽的位置设置多个条形凸起，从而将第二透明电极的部分区域垫高形成大致平行的多个条形第二透明电极凸部，并且，多个条形第一透明电极部与多个条形第二透明电极凸部交替排列，使得第一透明电极的多个条形第一透明电极部和第二透明电极的多个条形第二透明电极凸部之间产生较强的边缘电场，从而可以降低第二透明电极与第一透明电极之间的压差，使得液晶显示面板的驱动电压降低，同时提高整个液晶显示面板的透过率。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

图1是现有的一种FFS型液晶显示面板的局部平面图。

图2是沿图1中A-A线的局部剖面图。

图3是图2所示的FFS型液晶显示面板的透过率模拟效果图。

图4是现有的另一种FFS型液晶显示面板的局部剖面图。

图5是图4所示的FFS型液晶显示面板的透过率模拟效果图。

图6是本发明的FFS型液晶显示面板的局部平面图。

图7是沿图6中B-B线的局部剖面图。

图8是图7所示的本发明的FFS型液晶显示面板的透过率模拟效果图。

图9是本发明的提供薄膜晶体管阵列基板步骤的流程图。

具体实施方式

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在详述本发明的实施方式时，为便于说明，表示其结构的剖面图不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

本发明的液晶显示器包括边缘场开关(Fringe Field Switching，FFS)型液晶显示面板以及与FFS型液晶显示面板连接的驱动电路(未图示)。

另外，需要说明的是，为了图示的清楚和简化起见，本发明的附图仅显示了与本发明的创作点相关的结构特征，而对于其他的结构特征则进行了省略。

图6是本发明的FFS型液晶显示面板的局部平面图，为了图示的清楚和简化起见，省略了其中的彩色滤光片基板；图7是沿图6中B-B线的局部剖面图，为了图示的清楚和简化起见，省略了在彩色滤光片基板上设置的黑矩阵层和色阻层。结合参照图6和图7所示，本发明的FFS型液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板100、彩色滤光片基板200和夹于薄膜晶体管阵列基板100与彩色滤光片基板200之间的液晶分子300，其中，薄膜晶体管阵列基板100包括透明基底10以及形成于透明基底10上的多条扫描线101和多条数据线102，多条扫描线101和多条数据线102交叉限定多个像素区域。每个像素区域包括第一透明电极14、第二透明电极11以及薄膜晶体管103。第一透明电极14和第二透明电极11之间隔有栅极绝缘层12和钝化层13。第一透明电极14包括多个条形开槽140以及借由多个条形开槽140形成的并且彼此电性连接的多个条形第一透明电极部142。多个条形第一透明电极部142大致平行。位于第二透明电极11的下方并且对应于第一透明电极14的多个开槽140的位置设置有多个条形凸起15。在本实施方式中，多个条形凸起15位于透明基底10与第二透明电极11之间。多个条形凸起15将第二透明电极11的部分区域垫高形成大致平行的多个条形第二透明电极凸部112，并且，多个条形第一透明电极部142与多个条形第二透明电极凸部112交替排列。

在本具体实施方式中，第一透明电极14为像素电极14、第二透明电极11为公共电极11，相对应地，其中形成的条形第一透明电极部142为条形像素电极部142，形成的条形第二透明电极凸部112为条形公共电极凸部112。

薄膜晶体管103用于控制像素电极14，并且薄膜晶体管103的栅极为对应扫描线101的一部分或与对应的扫描线101电性连接，薄膜晶体管103的源极与对应的数据线102电性连接，薄膜晶体管103的漏极通过位于钝化层13上的通孔C与像素电极14电性连接。薄膜晶体管阵列基板100的透明基底10通常采用的是玻璃，但也可以采用其他有机材料等柔性材质。像素电极14和公共电极11的材料通常为氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)或者氧化铟锌(Indium Zn Oxide，IZO)等透明导电材料。

在本具体实施方式中，多个条形凸起15的横截面为梯形，但本发明并不仅限于此，多个条形凸起15的横截面同样可以为半圆形或弓形，或者其他不具有锐利尖端的形状等。优选地，多个条形凸起的高度在0～1微米范围之间，多个条形凸起15的梯形横截面的上下底的宽度在2～10微米范围之间。优选地，多个条形凸起15的材料为SiN_x，但也可以由其他有机层或非金属的介电层等绝缘介质层来代替。优选地，本发明中的液晶分子300优选地采用正介电常数异向性液晶分子。

当FFS型液晶显示面板工作时，像素电极14和公共电极11上分别被施加不同的电压信号，此时，在像素电极14和公共电极11之间产生电压差，在像素电极14和公共电极11之间产生边缘电场，液晶分子300在该边缘电场的作用下而发生扭转，再通过在FFS型液晶显示面板的上下两侧分别设置的偏光片(未图示)以及液晶分子300的扭转程度来控制FFS型液晶显示面板的光透过量，从而实现不同的显示画面。

本发明的FFS型液晶显示面板将位于下侧的公共电极11垫高，并且，公共电极11垫高的条形公共电极凸部112对应于像素电极14中相邻的条形像素电极部142之间的开槽140位置，其目的在于形成较强的边缘电场效应，对于下侧的公共电极11来说，边缘电场的电荷主要分布在条形公共电极凸部112的倾斜边缘处，由于该倾斜边缘的存在，使得位于上侧的像素电极14上方的水平方向电场分量得到加强，进而使得位于像素电极14上方的液晶分子300能够在这增强的水平方向电场分量的作用下在平行于透明基底10的平面内扭转，使得光线可以穿过液晶显示面板，从而液晶显示面板对应于条形像素电极部142上方位置处的透过率大大得到改善。

图8是图7所示的本发明的FFS型液晶显示面板的透过率模拟效果图。图8与图3、图5都是在相同的模拟条件进行的，从图8所示的模拟结果可以明显看出，液晶显示面板的整体透过率均在6％以上，位于条形像素电极部142正上方的位置，其透过率相较于现有的图3和图5都大大提高，从而使得整个液晶显示面板的透过率提高。另外，边缘电场对垫高的条形公共电极凸部112上方的透过率影响也较小，其原因在于垫高的条形公共电极凸部112上方主要受到的是位于上侧的像素电极11的边缘电场的影响，并且，像素电极11边缘处的边缘电场的水平方向电场分量很强，加上液晶分子300的弹性作用力，因此，此处的透过率也基本不会下降，因此，相较于现有技术中提到的FFS型液晶显示面板来说，本发明的FFS型液晶显示面板的整体透过率得到了有效改善。此外，由于在像素电极14的多个条形像素电极部142和公共电极11的多个条形公共电极凸部112之间产生较强的边缘电场，从而可以降低像素电极14与公共电极11之间的压差，进而可以使得液晶显示面板的驱动电压降低。

本发明通过在薄膜晶体管阵列基板100的透明基底10和公共电极11之间设置多个条形凸起15，从而将公共电极11的部分区域垫高形成大致平行的多个条形公共电极凸部112，并且，多个条形公共电极凸部112对应于像素电极14的多个开槽140的位置，而且，多个条形像素电极部142与多个条形公共电极凸部112交替排列，使得像素电极14的多个条形像素电极部142和公共电极11的多个条形公共电极凸部112之间产生较强的边缘电场，从而可以降低像素电极14与公共电极11之间的压差，使得液晶显示面板的驱动电压降低，同时提高整个液晶显示面板的透过率。

另外，本发明还涉及这种边缘场开关型液晶显示面板的制造方法，其包括提供薄膜晶体管阵列基板100步骤、提供彩色滤光片基板200步骤及滴注液晶分子300步骤。

如图9所示，提供薄膜晶体管阵列基板100步骤包括：

在步骤S11中，在透明基底10上形成绝缘介质层，并对绝缘介质层进行图案化，以在透明基底上形成多个条形凸起15；

在步骤S12中，在图案化后的绝缘介质层以及部分透明基底10上形成第一透明导电材料层，并对第一透明导电材料层进行图案化，以形成公共电极11；

在步骤S13中，在透明基底10上形成第一金属层，并对第一金属层进行图案化，以形成薄膜晶体管103的栅极、扫描线101以及公共电极线(未图示)，并且公共电极线与公共电极11电性连接；

在步骤S14中，在图案化后的第一透明导电材料层、图案化后的第一金属层以及在部分的透明基底10上依次形成栅极绝缘层12、非晶硅层和掺杂非晶硅层，并对掺杂非晶硅层和非晶硅层进行图案化，以形成薄膜晶体管103的半导体层；

在步骤S15中，在薄膜晶体管103的半导体层以及部分栅极绝缘层12上形成第二金属层，并对第二金属层进行图案化，以形成薄膜晶体管103的源极和漏极以及数据线102；

在步骤S16中，在图案化后的第二金属层以及部分栅极绝缘层12上沉积钝化层13，并对钝化层13进行图案化以形成通孔C；

在步骤S17中，在图案化后的钝化层上形成第二透明导电材料层，并对第二透明导电材料层进行图案化，以形成像素电极14，并且像素电极14通过上面形成的通孔C与薄膜晶体管103的漏极电性连接；从而，形成薄膜晶体管阵列基板100。

滴注液晶分子300步骤包括：在薄膜晶体管阵列基板100和彩色滤光片基板200之间滴注液晶分子300并密封成盒，从而形成本发明的边缘场开关型液晶显示面板。

以上实施方式仅针对第一透明电极是像素电极、第二透明电极是公共电极、条形第一透明电极部是条形像素电极部、条形第二条形电极凸部是条形公共电极凸部的情况作详细描述，但本发明中同样还可以为：第一透明电极是公共电极、第二透明电极是像素电极、条形第一透明电极部是条形公共电极部、条形第二透明电极凸部是条形像素电极凸部，为简化起见，不再赘述。

以上对本发明所提供的FFS型液晶显示面板，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种边缘场开关型液晶显示面板，其包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板以及夹于所述薄膜晶体管阵列基板与所述彩色滤光片基板之间的液晶分子，其中，所述薄膜晶体管阵列基板包括透明基底以及形成于所述透明基底上的多条扫描线和多条数据线，所述多条扫描线和所述多条数据线交叉限定多个像素区域，每个像素区域包括第一透明电极、第二透明电极以及薄膜晶体管，所述第一透明电极设置多个条形开槽，从而在所述第一透明电极上形成被所述多个条形开槽分别间隔的彼此电性连接的多个条形第一透明电极部，其特征在于，每个像素区域还包括位于所述第二透明电极的下方并且对应于所述第一透明电极的所述多个开槽的位置设置的多个条形凸起。

2.如权利要求1所述的边缘场开关型液晶显示面板，其中所述多个条形第一透明电极部大致平行，所述多个条形凸起将所述第二透明电极的部分区域垫高形成大致平行的多个条形第二透明电极凸部，并且，所述多个条形第一透明电极部与所述多个条形第二透明电极凸部交替排列。

3.如权利要求2所述的边缘场开关型液晶显示面板，其中所述多个条形凸起位于所述透明基底与所述第二透明电极之间，所述条形凸起的截面为梯形、半圆形、弓形或者其他不具有锐利尖端的形状。

4.如权利要求3所述的边缘场开关型液晶显示面板，其中所述多个条形凸起的高度在0～1微米范围之间。

5.如权利要求3所述的边缘场开关型液晶显示面板，其中所述多个条形凸起的横截面的宽度在2～10微米范围之间。

6.如权利要求3所述的边缘场开关型液晶显示面板，其中所述多个条形凸起的材料包括SiN_x。

7.如权利要求1至6中任一项所述的边缘场开关型液晶显示面板，其中所述第一透明电极为像素电极，所述第二透明电极为公共电极，形成的所述条形第一透明电极部为条形像素电极部，形成的所述条形第二透明电极凸部为条形公共电极凸部；或者，所述第一透明电极为公共电极，所述第二透明电极为像素电极，形成的所述条形第一透明电极部为条形公共电极部，形成的所述条形第二透明电极凸部为条形像素电极凸部。

8.如权利要求7所述的边缘场开关型液晶显示面板，其中所述液晶分子为正介电常数异向性液晶分子。

9.一种液晶显示器，其特征在于：其包括如权利要求1至8中任一项所述的边缘场开关型液晶显示面板。

10.一种边缘场开关型液晶显示面板的制造方法，其特征在于：其包括：

提供薄膜晶体管阵列基板，其包括：

在透明基底上形成绝缘介质层，并对所述绝缘介质层进行图案化，以在透明基底上形成多个条形凸起；

形成第一透明导电材料层，并对所述第一透明导电材料层进行图案化，以形成公共电极；

形成第一金属层，并对所述第一金属层进行图案化，以形成薄膜晶体管的栅极、扫描线以及公共电极线，并且所述公共电极线与所述公共电极电性连接；

依次形成栅极绝缘层、非晶硅层和掺杂非晶硅层，并对所述掺杂非晶硅层和所述非晶硅层进行图案化，以形成薄膜晶体管的半导体层；

形成第二金属层，并对所述第二金属层进行图案化，以形成薄膜晶体管的源极和漏极以及数据线；

沉积钝化层，并对所述钝化层进行图案化以形成通孔；以及

形成第二透明导电材料层，并对所述第二透明导电材料层进行图案化，以形成像素电极，所述像素电极通过所述通孔与薄膜晶体管的漏极电性连接；

提供彩色滤光片基板；以及

在所述薄膜晶体管阵列基板和所述彩色滤光片基板之间滴注液晶分子并密封成盒。

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