CN102736325B - 一种像素结构及其制造方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种像素结构，包括阵列基板、彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，在所述阵列基板和所述彩膜基板上所对应的漏光区域设置第一电极与第二电极，所述第一电极和第二电极之间形成垂直电场用于控制液晶层中液晶分子的偏转以阻止所述液晶层漏光。本发明还提供了一种像素结构的制造方法及一种显示装置。采用本发明的技术方案，第一电极和第二电极之间的电场使液晶层中的液晶分子在垂直于遮光膜的方向上排列，以阻止液晶层发生漏光现象，以有利于减少遮光膜的宽度，降低了液晶层的漏光现象对提高像素结构开口率的制约，提高像素结构的对比度。

Description

一种像素结构及其制造方法、显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术，具体地，涉及一种像素结构及其制造方法、显示装置。
背景技术
在薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，TFT-LCD)的生产领域，像素结构的开口率是一个重要的产品指标。像素结构的开口率是指在每个像素结构中，除去每一个像素结构的配线部、晶体管部(通常采用黑色矩阵隐藏)后光线通过的那一部分的面积与每一个像素结构整体的面积之间的比值，开口率越高，光线通过的效率越高，同时，高开口率的像素结构在提高液晶面板的清晰度、亮度以及节省能源等方面都具有重要意义。
图1为现有技术中像素结构的结构示意图。如图1所示，像素结构从下到上依次包括阵列基板101、公共电极102、栅电极(图中未示出)、绝缘层104、数据线105、钝化层106、像素电极107、取向膜114、液晶层108、绿(Green，G)彩膜111、红(Red，R)彩膜112、遮光膜110和彩膜基板113。在像素结构的制备过程中，由于在像素结构的数据线上会不可避免地出现坡度角现象，所以，像素结构在暗态的条件下，分布在数据线105两侧附近液晶层中的液晶分子将会在垂直于阵列基板的方向上发生一定的偏转，导致液晶层发生漏光，从而影响对比度。为了遮挡该区域的漏光，现有技术中通常是采用增加数据线105上遮光膜110的宽度来降低液晶层的漏光现象对面板质量产生的影响。
但是，增加数据线105上遮光膜110的宽度会大幅降低像素结构的开口率，以32英尺大小像素结构为例，像素结构中遮光膜110的宽度增加1um，则像素结构的开口率就会降低近1％，因此，液晶面板的透过率也将有大幅降低。所以，液晶层108的漏光现象严重制约着像素结构开口率的提高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种像素结构及其制造方法、显示装置，用于解决现有技术中液晶层的漏光现象，以及液晶层的漏光现象制约像素结构开口率提高的问题。
为此，本发明提供一种像素结构，包括阵列基板、彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，其特征在于，
在所述阵列基板和所述彩膜基板上所对应的漏光区域设置第一电极与第二电极，所述第一电极和第二电极之间形成垂直电场用于控制液晶层中液晶分子的偏转以阻止所述液晶层漏光。
上述的像素结构中，其中，所述第一电极和第二电极在所述阵列基板和彩膜基板上的分布覆盖数据线。
上述的像素结构中，其中，所述第一电极和第二电极在所述阵列基板和彩膜基板上的分布在数据线的两侧。
上述的像素结构中，其中，所述第一电极和第二电极的厚度范围在20-100nm之间；所述第一电极和第二电极之间的电压在0.1-5V之间。
上述的像素结构中，其中，所述第一电极的材料包括铝、银或铜；所述第二电极的材料包括氧化铟锡或铟锌氧化物。
本发明还提供了一种显示装置，该显示装置由上述像素结构构成。
本发明还提供了一种像素结构的制造方法，包括：
在阵列基板上制备公共电极；
制备栅电极和第一电极；
制备绝缘层、数据线、钝化层以及像素电极，得到阵列基板；
在彩膜基板上制备遮光膜、彩膜和光阻隔层；
制备第二电极，得到彩膜基板；
将阵列基板和彩膜基板进行对盒封装，以得到像素结构。
上述的方法，其中，在所述阵列基板上制备栅电极和第一电极中包括：
所述阵列基板上的第一电极和栅电极是由同一金属层通过光刻和刻蚀工艺制备得到。
上述的方法，其中，所述在彩膜基板上制备第二电极中包括：
在制备有遮光膜、彩膜和光阻隔层的彩膜基板上沉积一层透明导电物质层，所述透明导电物质层通过光刻和刻蚀工艺制备得到所述第二电极。
采用本发明提供的技术方案，在阵列基板内设置第一电极，在彩膜基板内设置第二电极，第一电极和第二电极分别位于液晶层的两侧，第一电极和第二电极之间的电场使液晶层中的液晶分子在垂直于遮光膜的方向上排列，以阻止液晶层发生漏光现象，确保像素结构的对比度，此外还有利于减少遮光膜的宽度，降低了液晶层的漏光现象对提高像素结构开口率的制约，从而能有效提高本实施例像素结构的开口率。
附图说明
图1为现有技术中像素结构的结构示意图；
图2为本发明像素结构实施例一的结构示意图；
图3为本发明像素结构实施例二的结构示意图；
图4为本发明像素结构的制造方法实施例的流程图；
图5A为本实施例中阵列基板产品的第一结构示意图；
图5B为本实施例中阵列基板产品的第二结构示意图；
图5C为本实施例中阵列基板产品的第三结构示意图；
图6A为本实施例中彩膜基板产品的第一结构示意图；
图6B为本实施例中彩膜基板产品的第二结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的像素结构及其制造方法、显示装置进行详细描述。
图2为本发明像素结构实施例一的结构示意图。如图2所示，本实施例像素结构包括阵列基板、彩膜基板以及位于阵列基板和彩膜基板之间的液晶层108，具体的，阵列基板101上公共电极102、绝缘层104、数据线105、钝化层106、像素电极107，彩膜基板113包括G彩膜111、R彩膜112和遮光膜110；在所述阵列基板和所述彩膜基板上所对应的漏光区域设置第一电极与第二电极，其中，在阵列基板上设置有第一电极103，第一电极103与阵列基板中的阵列基板101平行设置，在彩膜基板上设置有第二电极109，第二电极109与彩膜基板中的彩膜基板113平行设置，以使第一电极103和第二电极109分别位于液晶层108的两侧，并且，第一电极103和第二电极109分别连接有电压源，第一电极103和第二电极109之间的电场用于控制液晶层108中液晶分子的偏转状态，使液晶分子以垂直于遮光膜110的方向排列，以阻止液晶层108发生漏光，从而不需要设计很大宽度的遮光膜110就可以有效避免液晶层108的漏光现象，进而降低液晶层108的漏光现象对像素结构开口率的制约，确保像素结构的显示亮度。
在实际应用中，第一电极103和栅电极可以是由同一金属层经过光刻、刻蚀等工艺同时制备得到，金属层的材料可以是铝、钼、铜或银等金属；第二电极109可以为由氧化铟锡(ITO)、铟锌氧化物(IZO)或其它透明导电物质制备得到；其中，第一电极103和第二电极109的厚度在20-100nm之间，优选的厚度为40nm，并且，第一电极103和第二电极109并不局限于图2所示的位置，只要分别处于液晶层108的下侧和上侧，使第一电极103和第二电极109之间的电场能控制液晶层108中数据线105两侧的液晶分子的偏转状态，以阻止液晶层108发生漏光即可。在实际应用中，第一电极103和第二电极109之间的电压可以设定在0.1-5V之间，其中，第一电极103与公共电极102可以连接同一电压源，第一电极103和第二电极109之间的电压也可以设定在其它范围内，只要能确保液晶层108处于不透光状态且不影响像素结构的正常工作即可。
在本实施例中，第一电极和第二电极之间的电场使液晶层中的液晶分子在垂直于遮光膜的方向上排列，以阻止液晶层发生漏光，确保液晶层处于常黑模式，以有利于减少遮光膜的宽度，降低了液晶层的漏光现象对提高像素结构开口率的制约，从而能有效提高像素结构的开口率。
图3为本发明像素结构实施例二的结构示意图。如图3所示，在本实施例中，第一电极103和第二电极109均为分立的条状电极，分别位于每个像素单元中液晶层108的下侧和上侧，第一电极和第二电极之间的电场使液晶层中的液晶分子在垂直于遮光膜的方向上排列，以阻止液晶层发生漏光，第一电极103和第二电极109在阵列基板101上的投影位于数据线105在阵列基板101上的投影的左右两侧，以避免在第一电极103和数据线105之间以及在第二电极109和数据线105之间形成电场而增大电源的负载，从而有利于降低像素结构的能耗。
图4为本发明像素结构的制造方法实施例的流程图。如图4所示，步骤401-403为制备阵列基板的工艺流程，步骤404-405为制备彩膜基板的工艺流程，本实施例像素结构的制造方法的工作流程包括如下步骤：
步骤401、在阵列基板上制备公共电极；
图5A为本实施例中阵列基板产品的第一结构示意图。如图5A所示，在本步骤中，通过溅射、热蒸发等工艺在阵列基板101上沉积一层ITO或IZO等透明导电物质，再通过光刻工艺、刻蚀工艺制备得到公共电极102。
步骤402、制备栅电极和第一电极；
图5B为本实施例中阵列基板产品的第二结构示意图。如图5B所示，本步骤中，栅电极和第一电极103可以是由同一金属层经过沉积、光刻和刻蚀工艺制备得到，第一电极103和其它导电层是由同一种导电物质层同时制备得到，目的是在不增加光刻次数或其他工艺步骤的情况制备第一电极103，从而不影响阵列基板的生产效率。在实际应用中，金属层可以是铝、银、铜或钼等金属材料，通过光刻工艺、刻蚀工艺制备得到栅电极和第一电极103之后，进入步骤403。
步骤403、制备绝缘层、数据线、钝化层以及像素电极，以得到阵列基板；
图5C为本实施例中阵列基板产品的第三结构示意图。如图5C所示，在本步骤中，首先通过物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)或化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)等工艺在制备有公共电极102、栅电极和第一电极103的阵列基板101上面沉积一层绝缘层104，然后继续在绝缘层104上形成数据线105、钝化层106和像素电极107，以得到阵列基板。
步骤404、在彩膜基板上制备遮光膜、彩膜和光阻隔层；
图6A为本实施例中彩膜基板产品的第一结构示意图。如图6A所示，本步骤中，在彩膜基板113上依次制备遮光膜110，彩膜、和光阻隔层(Photo Spacer，PS)，其中，彩膜包括G彩膜111和R彩膜112，完成制备遮光膜、彩膜和光阻隔层之后，进入步骤405。
步骤405、在完成上述步骤的彩膜基板上制备第二电极，以得到彩膜基板；
图6B为本实施例中彩膜基板产品的第二结构示意图。如图6B所示，在本步骤中，通过溅射、热蒸发等工艺在完成步骤404的彩膜基板113上沉积一层透明导电物质，采用透明导电物质制备第二电极109可以防止第二电极102的遮挡而影响像素结构的开口率，透明导电物质可以是ITO或IZO等，再通过光刻工艺和刻蚀工艺等制备得到第二电极109，然后进入步骤406。
步骤406、将阵列基板和彩膜基板进行对盒封装，以得到像素结构。
通过步骤401-403制备得到阵列基板以及通过步骤404-405得到彩膜基板之后，在阵列基板和彩膜基板上分别涂覆取向膜114，并对取向膜114进行摩擦取向，接着通过液晶滴注(One Drop Filling，ODF)工艺将液晶层108滴注在阵列基板和彩膜基板之间，再对阵列基板和彩膜基板进行对盒封装以得到像素结构，本实施例中像素结构可以如图2或图3所示。
在实际应用中，制备阵列基板和制备彩膜基板之间的顺序并不固定，阵列基板和彩膜基板也可以同时制备。
在本实施例中，分别在阵列基板上制备第一电极和在彩膜基板上制备第二电极，将阵列基板和彩膜基板进行对盒封装之后，第一电极和第二电极分布在液晶层的上侧和下侧，第一电极和第二电极之间的电场使液晶层中的液晶分子在垂直于彩膜基板的方向排列，使液晶层处于常黑模式，避免了液晶层的漏光现象，以有利于减少遮光膜的宽度，降低了液晶层的漏光现象对提高像素结构开口率的制约，从而能有效提高像素结构的开口率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种像素结构，包括阵列基板、彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，其特征在于，
在所述阵列基板和所述彩膜基板上所对应的漏光区域设置第一电极与第二电极，所述第一电极和第二电极之间形成垂直电场用于控制液晶层中液晶分子的偏转以阻止所述液晶层漏光。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，
所述第一电极和第二电极在所述阵列基板和彩膜基板上的分布覆盖数据线。
3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，
所述第一电极和第二电极在所述阵列基板和彩膜基板上的分布在数据线的两侧。
4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，
所述第一电极和第二电极的厚度范围在20-100nm之间；
所述第一电极和第二电极之间的电压在0.1-5V之间。
5.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，
所述第一电极的材料包括铝、银或铜；
所述第二电极的材料包括氧化铟锡或铟锌氧化物。
6.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至5中任意一项所述的像素结构。
7.一种像素结构的制造方法，其特征在于，包括：
在阵列基板上制备公共电极；
制备栅电极和第一电极，所述第一电极与漏光区域对应设置；
制备绝缘层、数据线、钝化层以及像素电极，得到阵列基板；
在彩膜基板上制备遮光膜、彩膜和光阻隔层；
制备第二电极，得到彩膜基板，所述第二电极与所述漏光区域对应设置；
将阵列基板和彩膜基板进行对盒封装，以得到像素结构，所述第一电极和第二电极之间形成垂直电场用于控制液晶层中液晶分子的偏转以阻止所述液晶层漏光。
8.根据权利要求7所述的像素结构的制造方法，其特征在于，在所述阵列基板上制备栅电极和第一电极中包括：
所述阵列基板上的第一电极和栅电极是由同一金属层通过光刻和刻蚀工艺制备得到。
9.根据权利要求7所述的像素结构的制造方法，其特征在于，所述在彩膜基板上制备第二电极中包括：
在制备有遮光膜、彩膜和光阻隔层的彩膜基板上沉积一层透明导电物质层，所述透明导电物质层通过光刻和刻蚀工艺制备得到所述第二电极。
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