CN102768444A - 液晶显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示面板，包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板以及设置于其间的液晶层。其中，薄膜晶体管阵列基板，包括第一基板、多条扫描线、多条数据线、多个像素电极以及黑色矩阵层，而黑色矩阵层设置于薄膜晶体管阵列基板的数据线与扫描线上且位于数据线与像素电极之间。

Description

液晶显示面板

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板，尤其涉及一种可增加开口率的液晶显示面板。

背景技术

薄膜晶体管为有源阵列式平面显示器常用的有源元件，可用以驱动有源式液晶显示器、有源式有机电致发光显示器等装置。现有技术的有源式液晶显示器包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板以及液晶分子层设于此二基板之间。

请参考图1，图1示出现有技术的薄膜晶体管阵列基板的像素单元示意图。如图1所示，薄膜晶体管阵列基板上的像素单元10由配置成栅状的多条数据线11和多条扫描线12以及各数据线11和各扫描线12包围的区域上的像素电极13及薄膜晶体管14共同定义而成。为满足显示器大型化及高分辨率(resolution)的需求，数据线及扫描线的长度、配线数以及驱动频率亦随之增加，然而，相邻的数据线、扫描线以及各像素电极之间距变小，因此容易造成每一条相邻的数据线、扫描线以及各像素电极彼此之间的串扰(cross talk)。然而，若以加大各像素电极与相对应数据线之间距的方式避免串扰，则会使像素电极面积缩小，因而降低开口率，也会扩大相邻像素间的漏光区及增加消耗功率。

参考图2，图2示出现有技术的液晶显示器的剖面示意图。如图2所示，现有技术的液晶显示面板20包括薄膜晶体管阵列基板21、彩色滤光片基板22与液晶层23。液晶层23设置于薄膜晶体管阵列基板21与彩色滤光片基板22之间。其中，薄膜晶体管阵列基板21包括玻璃基板24、多条数据线25、多条扫描线(未图示)、多个像素单元26、多个薄膜晶体管(未图示)、保护层27以及多个像素电极28。彩色滤光片基板22相对于薄膜晶体管阵列基板21呈平行设置，彩色滤光片基板22包括玻璃基板29、多个黑色矩阵层22a、多个色阻单元22b、保护层22c及共用电极层22d，其中黑色矩阵层22a与色阻单元22b部分重叠以阻挡像素电极28边缘的漏光L，而且为补偿薄膜晶体管阵列基板21与彩色滤光片基板22组装时的对位误差，黑色矩阵层22a与像素电极28的外围区域部分重叠，如图2中的A区域，因而，造成开口率的损失。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种液晶显示面板，以提高显示面板的开口率。

为达到上述目的，本发明提供一种液晶显示面板，其包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板以及液晶层。薄膜晶体管阵列基板，包括第一基板、多条扫描线、多条数据线、多个像素单元以及黑色矩阵层。多条扫描线，沿第一方向设置于第一基板上；多条数据线，沿第二方向设置于第一基板上，且第二方向相交于第一方向。多个像素单元为多条数据线与多条扫描线所包围的区域且包含多个像素电极与多个薄膜晶体管，其中多个像素电极分别电连接至多个薄膜晶体管的漏极。黑色矩阵层，设置于数据线与扫描线上且位于数据线与像素电极之间。彩色滤光片基板相对设置于薄膜晶体管阵列基板之上，彩色滤光片基板包括第二基板以及设置于第二基板的一表面上的色阻层。液晶层，设置于薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光片基板之间。

由于本发明将黑色矩阵层设置于薄膜晶体管阵列基板的多条扫描线与多条数据线上且位于数据线与像素电极之间，再与彩色滤光片基板共同组装成液晶显示面板。因黑色矩阵层与像素电极均位于薄膜晶体管阵列基板，故不须考虑彩色滤光片基板的黑色矩阵层与薄膜晶体管阵列基板的像素电极的外围部分重叠。因此，可容许的薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光片基板间的组装误差较大，故可缩小黑色矩阵层的遮光面积，增加液晶显示面板的开口率。另外，因黑色矩阵层的介电常数(约为3～4)较现有保护层的介电常数(约为6～8)小且具有厚度，因此，黑色矩阵层的设置可使各像素单元的像素电极边缘通过黑色矩阵层侧边延伸至数据线上，拉近像素电极与数据线间的水平距离，可减少可能的漏光区域。此外，亦因黑色矩阵层的介电常数较现有保护层的介电常数小且具有厚度，故黑色矩阵层的存在可增加像素电极与数据线间的垂直距离，故可减少像素电极与数据线或扫描线间的耦合效应，有利于像素单元边缘的电场稳定。

附图说明

图1示出现有技术的薄膜晶体管阵列基板的像素单元示意图。

图2示出现有技术的液晶显示器的剖面示意图。

图3示出本发明优选实施例的薄膜晶体管阵列基板示意图。

图4示出本发明优选实施例的薄膜晶体管阵列基板沿图3B-B’线段的剖面示意图。

图5示出本发明优选实施例的液晶显示面板的示意图。

【主要元件符号说明】

10     像素单元              11     数据线

12     扫描线                13     像素电极

14     薄膜晶体管            20     液晶显示面板

21     薄膜晶体管阵列基板    22     彩色滤光片基板

22a    黑色矩阵              22b    色阻单元

22c    保护层                22d    共用电极层

23     液晶层                24     玻璃基板

25     数据线                26     像素单元

27     保护层                28     像素电极

29     玻璃基板              30     薄膜晶体管阵列基板

30a    第一方向              30b    第二方向

31     第一基板              32     数据线

33     扫描线                34     像素单元

35     黑色矩阵层            36     金属层

37     薄膜晶体管            38     像素电极

41     栅极绝缘层            42     保护层

43     黑色矩阵层的下表面    44     黑色矩阵层的倾斜侧壁

50    液晶显示面板    51     彩色滤光片基板

52    第二基板        52a    第二基板的表面

53    色阻层          53a    色阻层的表面

54    色阻单元        55     保护层

56    透明电极层      57     液晶层

58    光阻间隙子      A      重叠区域

L     漏光

具体实施方式

为了清楚说明本发明优选实施例的薄膜晶体管阵列基板，请参考图3。图3示出本发明优选实施例的薄膜晶体管阵列基板示意图。如图3所示，薄膜晶体管阵列基板30包括第一基板31、多条数据线32、多条扫描线33、多个像素单元34、黑色矩阵层35以及金属层36。多条扫描线33沿第一方向30a且彼此平行地设置于第一基板31上，多条数据线32沿第二方向30b且彼此平行地设置于第一基板31上，且第二方向30b相交于第一方向30a。而各数据线32和各扫描线33包围的区域则共同定义成多个像素单元34。各像素单元34均至少包括薄膜晶体管37及像素电极34，其中，该像素电极34电连接薄膜晶体管37的漏极(未图示)，且该薄膜晶体管37设置于第一基板上31，其可为上栅极(top gate)或下栅极(bottom gate)结构的薄膜晶体管

值得注意的是，本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板30还包括黑色矩阵层35，设置于多条数据线32与多条扫描线33上且位于数据线32与像素电极38之间，像素电极38部分覆盖黑色矩阵层35表面。此外，本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板30还包括金属层36，设置于各像素单元34中，并沿第一方向30a彼此电连接，而且各像素单元34中的金属层36均呈U字型且与黑色矩阵层35部分重叠，但金属层36在各像素单元34中的形状不以U字型为限，其它如一字型、H字型等也可适用。此外，金属层36可为浮接(floating)的金属层或电连接至共同电压(common voltage)。

图4示出本发明优选实施例的薄膜晶体管阵列基板沿图3B-B’线段的剖面示意图。请参考图4，并一并参考图3。如图4所示，薄膜晶体管阵列基板30包括第一基板31、金属层36、栅极绝缘层41、数据线32、保护层42、黑色矩阵层35及像素电极38。而制作本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板的制程，以下栅极结构的薄膜晶体管为例，可以包含下列步骤：首先，在第一基板31上形成第一金属层(未图示)，接着图案化该第一金属层以形成多条扫描线33与金属层36，随后依次形成栅极绝缘层41、半导体层(未图示)、图案化的停止层(未图示)，然后再形成第二金属层(未图示)，并图案化该第二金属层以形成多条数据线32与多个漏极电极(未图示)，之后形成保护层42，再在该保护层42中蚀刻出多个接触孔(through hole)(未图示)，最后再形成多个像素电极38并经由各接触孔电连接相对应的漏极电极。这些步骤皆为熟悉本领域的普通技术人员所熟知，在此不再赘述。但值得注意的是，本优选实施例的薄膜晶体管阵列基板30的制程还包括黑色矩阵层35的形成步骤，用以形成黑色矩阵层35设置于多条数据线32与多条扫描线33上方的保护层42的表面上，且其实施于形成多个像素电极38与形成保护层42的步骤之间。

因此如图4所示，多条数据线32由不透明导电材料组成，设置于第一基板31上，沿垂直于图4纸面的方向彼此平行延伸。多个像素单元(图4未示出)设置于第一基板31上，为多条数据线32及多条扫描线(图4未示出)所包围的区域。其中，各像素单元均至少包括薄膜晶体管(未图示)，薄膜晶体管设置于第一基板31上，且各像素单元均还包括像素电极38及金属层36。栅极绝缘层41设置于第一基板31上，并覆盖扫描线(图4未示出)与金属层36。多条扫描线(图4未示出)与金属层36，设置于第一基板31的表面上。保护层42，设置于数据线32与黑色矩阵层35之间，并覆盖金属层36、扫描线及数据线32。黑色矩阵层35，相对设置于数据线32上，和数据线32具有相同延伸方向，黑色矩阵层35的下表面43向数据线32两侧延伸，且部分重叠于各相对应像素单元中的金属层36；同理，黑色矩阵层35，亦可相对设置于扫描线上，此时，黑色矩阵层35和扫描线具有相同延伸方向，黑色矩阵层35的下表面43向扫描线的两侧延伸，且部分重叠于各相对应像素单元中的金属层36。

在本优选实施例中，黑色矩阵层直接设置于薄膜晶体管阵列基板的多条扫描线与多条数据线上且位于数据线与像素电极间。相较于现有技术中黑色矩阵设置于彩色滤光片基板而言，本发明黑色矩阵层与像素电极均位于薄膜晶体管阵列基板，故不须考虑现有黑色矩阵层与像素电极的外围部分重叠。也就是说，本发明薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光片基板组装时，不须考虑黑色矩阵层与扫描线或与数据线间的对位误差，故可减少现有黑色矩阵为了组装定位的容忍度所增设的多余遮光面积，因而增加液晶显示面板的开口率。请再参考图4，像素电极38设置于相对应像素单元的保护层42上，像素电极38可由透明导电材质制成，例如氧化铟锡(ITO)或铟锌氧化物(IZO)等，但不限于此。此外，本优选实施例的黑色矩阵层35具有倾斜侧壁44及厚度，因此，可使像素电极38延伸并部分重叠至数据线32上，拉近像素电极38与数据线32间的水平距离以减少可能的漏光区域。此外，亦因黑色矩阵层35的介电常数较现有的保护层的介电常数(约为6～8)小且具有厚度，故黑色矩阵层35的存在可增加像素电极38与数据线32间的垂直距离并减少像素电极38边缘与数据线32间或扫描线间的耦合电容(coupling capacitance)，有利于像素单元38边缘的电场稳定。此时，像素电极38部分覆盖黑色矩阵层35及黑色矩阵层35的倾斜侧壁。另外，本优选实施例的黑色矩阵层35为具遮光效果的材料，尤以介电常数介于3到4具遮光效果的材料为佳，但不限于此。

请参考图5，图5示出本发明优选实施例的液晶显示面板的示意图。如图5所示，本优选实施例的液晶显示面板50包括第一基板、第二基板与液晶层，例如是薄膜晶体管阵列基板30、彩色滤光片基板51与液晶层57。请一并参考图3及图4，薄膜晶体管阵列基板30包括第一基板31、栅极绝缘层41、多条数据线32、多条扫描线(图5未示)、多个像素单元34以及黑色矩阵层35。其中，多个像素单元34为多条数据线32及多条扫描线所包围的区域，且各像素单元34均至少包括薄膜晶体管(图5未示)、像素电极38及金属层36。在本实施例中，黑色矩阵层35设置于多条数据线32与多条扫描线上，黑色矩阵层35以介电常数介于3到4的具遮光效果材料为佳，但不限于此。其中，黑色矩阵层35部分重叠于金属层36上，且像素电极38部分覆盖于黑色矩阵层35上。本实施例的结构与图2不同地方即在于具有遮光效果的黑色矩阵层35设置于薄膜晶体管阵列基板30上，且分别介于相对应的数据线32与像素电极38之间及扫描线与像素电极38之间。薄膜晶体管阵列基板30还可包括保护层42，设置于数据线32与黑色矩阵层35之间，并覆盖金属层36及数据线32。彩色滤光片基板51相对于薄膜晶体管阵列基板30平行设置，彩色滤光片基板51包括第二基板52、色阻层53。色阻层53设置于第二基板52的表面52a，且色阻层53包括多个色阻单元54，色阻单元54相对应于各像素单元34设置。彩色滤光片基板51还可包括保护层55，保护层55设置于色阻层53的表面53a上，用以降低外力对色阻层53的破坏，保护层55可选用透明绝缘的材料，例如：树脂，但不限于此。彩色滤光片基板51还包括透明电极层56，在本实施例中，透明电极层56设置于保护层55上，但不限于此，透明电极层56亦可设置于保护层55与色阻层53之间。透明电极层56可与像素电极38共同形成驱动电场以控制液晶层57中的液晶分子转向。彩色滤光片基板51还可包括多个光阻间隙子58(photo spacer)，设置于薄膜晶体管阵列基板30与彩色滤光片基板51之间，保持两基板间的相对间隙。此外，液晶层57设置于薄膜晶体管阵列基板30与彩色滤光片基板51之间。

综上所述，本发明提供一种液晶显示面板，该液晶显示面板包括薄膜晶体管阵列基板、彩色滤光片基板以及液晶层。其中，薄膜晶体管阵列基板包括第一基板、多条扫描线、多条数据线、多个像素单元以及黑色矩阵层。黑色矩阵层设置于多条扫描线与多条数据线上，相较于现有技术中黑色矩阵层设置于彩色滤光片基板，本发明可容许的薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光片基板间的组装误差较大，故可减少黑色矩阵层的多余遮光面积，以增加液晶显示面板的开口率。另外，黑色矩阵层以介电常数介于3到4具遮光效果的材料为佳，且此黑色矩阵层的设置可使各像素单元的像素电极面积延伸至数据线上，拉近像素电极与数据线的间距，有利于减少电极间的耦合效应、减少可能的漏光区域以及像素单元边缘的电场稳定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种液晶显示面板，包括：

薄膜晶体管阵列基板，包括：

第一基板；

多条扫描线，沿第一方向设置于所述第一基板上；

多条数据线，沿第二方向设置于所述基板上，且所述第二方向相交于所述第一方向；

多个像素单元，为所述多条数据线与所述多条扫描线所包围的区域；以及

黑色矩阵层，设置于所述多条数据线与所述多条扫描线上；

彩色滤光片基板，相对设置于所述薄膜晶体管阵列基板之上，包括：

第二基板；以及

色阻层，设置于所述第二基板的表面上；以及

液晶层，设置于所述薄膜晶体管阵列基板与所述彩色滤光片基板之间。

2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中各所述像素单元均至少包括一薄膜晶体管设置于所述第一基板上。

3.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中各所述像素单元均包括像素电极。

4.如权利要求3所述的液晶显示面板，其中各所述像素电极均部分覆盖所述黑色矩阵层，所述黑色矩阵层位于各所述数据线与各所述像素电极之间。

5.如权利要求4所述的液晶显示面板，其中所述黑色矩阵层具有至少一个倾斜侧壁，且各所述像素电极均部分覆盖于所述黑色矩阵层的所述倾斜侧壁。

6.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中各所述像素单元均包括金属层，设置于所述第一基板上。

7.如权利要求6所述的液晶显示面板，其中所述黑色矩阵层部分重叠于所述金属层。

8.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述黑色矩阵层的介电常数介于3到4之间。

9.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述薄膜晶体管阵列基板还包括保护层，设置于所述多条数据线与所述黑色矩阵层之间。

10.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中所述彩色滤光片基板还包括透明电极层，设置于所述色阻层的一表面上。

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