CN103941488A - 一种边缘场型液晶显示装置、阵列基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，包括多条数据线，多条栅极线，与所述数据线彼此交叉设置限定像素区域，像素电极，设置于所述像素区域内，第一公共电极，形成在所述数据线与像素电极之间，且在所述数据线对应位置镂空，第二公共电极，与所述像素电极位于同一层，且与所述数据线相交叠。本发明减小了第一公共电极与数据线之间的寄生电容，减小信号传输延时，降低功耗，同时，第二公共电极的设置屏蔽了数据线对像素电极的干扰，也减小了相邻像素区域之间像素电极的寄生电容，有效吸收了相邻像素区域之间像素电极的干扰，提高了显示画面的质量。

Description

一种边缘场型液晶显示装置、阵列基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及平板显示技术，特别涉及一种边缘场型液晶显示装置、阵列基板及其制造方法。

背景技术

边缘场（FFS，Fringe Field Switching）型液晶显示装置具有宽视角、高开口率、低功耗和高亮度等优点，被广泛的应用在各个领域。FFS型液晶显示装置通过同一平面内像素间电极产生边缘电场，使电极间以及电极正上方的取向液晶分子都能在平行于基板的平面方向发生旋转转换，从而提高液晶层的透光效率。FFS型液晶显示装置克服了常规平面转换（IPS，In-Plane-Switching）型液晶显示装置透光效率低的问题，在宽视角的前提下，实现高的透光效率。

图1为现有的一种FFS型液晶显示装置的结构示意图，图2是图1沿A-A’截面的剖面图。图1所示，现有的FFS型液晶显示装置1包括多条数据线11和多条扫描线12，数据线11与扫描线12彼此交叉限定出像素区域13，薄膜晶体管14设置在每个像素区域内。结合图2所示，基板10上设置有栅极绝缘层101，数据线11设置在栅极绝缘层101上，第一绝缘层111覆盖数据线11，公共电极15设置在数据线11的上方，且覆盖整面的像素区域13，第二绝缘层151覆盖公共电极15，条状像素电极16设置在像素区域13，通过过孔与薄膜晶体管14的漏极141电连接。对于高分辨率点反转的FFS型液晶显示装置来说，相邻像素区域13的像素电极16之间电场差值较大，进而形成较大的像素电极电容Cpp，影响显示质量。同时，数据线11与公共电极15之间仅间隔一层绝缘层，在公共电极15与数据线11之间会形成较大的寄生电容Ccp，造成数据线11负载过大，信号传输延时，进而造成显示画面质量质降低，而且功耗较大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种边缘场型液晶显示装置、阵列基板及其制造方法。

一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，包括：多条数据线；多条扫描线，与所述数据线彼此交叉设置限定像素区域；像素电极，设置于所述像素区域内；第一公共电极，形成在所述数据线与像素电极之间，且在所述数据线对应位置镂空；第二公共电极，与所述像素电极位于同一层，且与所述数据线相交叠。

一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板的制造方法，包括：提供一基板：在所述基板上形成数据线和扫描线；在所述数据线上设置有第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成第一公共电极，其中，所述第一公共电极在所述数据线对应位置镂空；在所述第一公共电极上形成第二绝缘层；在所述第二绝缘层上形成第一公共电极和像素电极，其中，所述第二公共电极与所述数据线相交叠。

一种边缘场型液晶显示装置，包括如上面所述的阵列基板，与所述阵列基板相对设置的彩膜基板，设置在所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层。

由于本发明的第一公共电极在数据线对应位置进行镂空处理，同时，在像素电极的同一层设置第二公共电极，且第二公共电极与所述数据线相交叠。通过这种结构大大减小了第一公共电极与数据线之间的寄生电容，减小信号传输延时，降低功耗，同时，第二公共电极的设置屏蔽了数据线对像素电极的干扰，也减小了相邻像素区域之间像素电极的寄生电容，有效吸收了相邻像素区域之间像素电极的干扰，提高了显示画面的质量。

附图说明

图1为现有的一种FFS型液晶显示装置的阵列基板结构示意图；

图2是图1沿A-A’截面的剖面图；

图3为本发明实施例一FFS型液晶显示装置的结构示意图；

图4为图3沿B-B’截面的剖面图；

图5a为现有技术实施例一FFS型液晶显示装置液晶分子转动模拟图；

图5b为本发明FFS型液晶显示装置液晶分子转动模拟图

图6为本发明实施例二FFS型液晶显示装置的结构示意图；

图7为图7沿C-C’截面的剖面图；

图8a～8f为本发明FFS型液晶显示装置的阵列基板的制造工艺图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图3为本发明实施例一FFS型液晶显示装置的阵列基板结构示意图。图4为图3沿B-B’截面的剖面图。结合图3和图4所示，边缘场型液晶显示装置的阵列基板2包括多条扫描线21，由第一导电层形成的多条数据线22，数据线22与扫描线21彼此交叉设置限定出像素区域23，通常，第一导电层可以采用铝（Al）、钛（Ti）或其复合材料。在基板20上设置有栅极绝缘层211，在栅极绝缘层211上设置有数据线22，数据线22上覆盖第一绝缘层221，第一绝缘层可以采用氧化硅或者氮化硅材料。由第二导电层形成的第一公共电极24设置在第一绝缘层241上，在第一公共电极24上覆盖第二绝缘层241，由第三导电层形成的第二公共电极25和像素电极26形成在第二绝缘层241上，像素电极26呈指形结构设置于像素区域23内。第二导电层和第三导电层可以采用透明导电材料，例如：氧化铟锡（ITO，Indium Tin Oxide），即：第一公共电极24、第二公共电极25和像素电极26均可以采用氧化铟锡（ITO，Indium Tin Oxide）材料。

如图4所示，第一公共电极24设置于数据线22与像素电极26之间，且在数据线22对应位置镂空，这样减小了数据线22与第一公共电极24之间的交叠面积，进而减小了数据线22与第一公共电极24之间的寄生电容，减小信号传输延时，降低功耗。同时，为了保证提供给每个像素区域23相同的公共电压，将每个像素区域23的第一公共电极24通过连接部242电连接为一个整体，连接部242同样采用第二导电层制造，设置在像素区域23的边缘位置，且连接部242的长度远远小于像素区域23的长度，由于限制了数据线22与第一公共电极的连接部242的交叠面积，因此不会增加数据线22与第一公共电极的连接部242的寄生电容。

继续参考图4，相邻像素区域23的第一公共电极24边缘之间的距离为Wc大于或等于数据线的宽度Wd，即第一公共电极镂空处的宽度Wc≥数据线的宽度Wd。保证数据线22与第一公共电极24没有交叠，以减小数据线22与第一公共电极的寄生电容。优选的，Wc可以在4.5～6μm范围内选择，受制于当前的制造工艺精度第一公共电极的镂空宽度Wc最小可以做到4.5μm，同时，高分辨率的FFS型液晶显示装置又要求第一公共电极的镂空宽度Wc尽量的小，优选在6μm以内。对于数据线的宽度Wd，优选的，可以在在2.6～4μm范围内选择，同样受制于当前的制造工艺精度数据线的宽度Wd最小可以做到2.6μm，同时，高分辨率的FFS型液晶显示装置要求数据线的宽度Wd尽量的小，优选在4μm以内。

结合图3所示，第二公共电极25与所述像素电极26位于同一层，且与所述数据线22相交叠，即：第二公共电极25设置在相邻像素区域23之间。为了更好的防止数据线22对于像素区域液晶分子的影响，第一公共电极24可以与所述第二公共电极25相交叠，即Wcc≥0μm，但考虑到高分辨率FFS型液晶显示装置要求第一公共电极24与所述第二公共电极25交叠区域Wcc尽量的小，同时也考虑到第二公共电极25与相邻像素电极26之间的距离不能过小，交叠区域优选在2μm以内。具体的，第二公共电极25包括设置在像素区域23一侧的端电极251，以及设置在相邻像素区域23之间的支电极252。所有像素区域23周围的第二公共电极25互相电连接，且第二公共电极25通过通孔（图中未示出）与第一公共电极24也电连接为一个整体，共同接收一相同的公共电压，即第一公共电极与所述第二公共电极电位相同。位于相邻两个像素区域23之间的第二公共电极25有效吸收了两侧像素电极26之间的电场，避免相邻像素区域23的像素电极之间产生的电容对正常像素电压的影响，避免漏光现象的发生，提高了画面的显示质量。

每个像素区域23内还设置有薄膜晶体管27，其中，薄膜晶体管27的源极271与数据线22电连接，薄膜晶体管27的漏极272与像素电极26电连接。第一公共电极25呈整面结构覆盖像素区域23，且在薄膜晶体管区域镂空，减低第一公共电极对薄膜晶体管的影响。

图5a为现有技术FFS型液晶显示装置液晶分子转动模拟图，图5b为本发明FFS型液晶显示装置液晶分子转动模拟图。理论上，当液晶分子垂直于偏光片的偏光方向时，显示画面为黑态（显示一个黑点），如图5a所示，在相邻像素区域之间的区域a，，即数据线22对应的区域，液晶分子受到相邻像素电极26和数据线22的电场影响很大，液晶分子转动角度较大，在像素区域的周边漏光现象严重。采用本发明FFS型液晶显示装置的阵列基板结构以后，如图5b所示，在相同的区域a’，可以看到由于第二公共电极25的电场屏蔽左右，液晶分子基本都垂直于偏光片的偏光方向，因此减少了显示画面的漏光问题。

通过上述的实验证明，本发明将第一公共电极24对应数据线22的位置镂空，在相邻像素区域的像素电极26之间设置第二公共电极25，且该第二公共电极25与像素电极同层制造。根据电容公式C=ε₀ε_rS/d，d为公共电极与数据线之间的距离，ε₀为真空介电常数，ε_r为介质的介电常数，S为公共电极与数据线之间的相对面积。通过该公式可以看出，通过增加第二公共电极25与数据线22之间的距离d，可以有效的降低两者之间的电容，从而减小了数据线上的负载，减小信号传输延时，降低功耗。同时，第二公共电极25有效吸收了两侧像素电极26之间的电场，而且第一公共电极24与第二公共电极25位于不同层，但交错排布，也有效屏蔽了数据线22对于像素电极26的干扰，避免漏光现象的发生，提高了画面的显示质量。

实施例二

图6为本发明另一实施例的FFS型液晶显示装置的结构示意图。图7为图6沿B-B’截面的剖面图。结合图6和图7所示，本实施例的边缘场型液晶显示装置的阵列基板2包括多条扫描线21，由第一导电层形成的多条数据线22，数据线22与扫描线21彼此交叉设置限定出像素区域23，在数据线22上覆盖第一绝缘层221，由第二导电层形成的第一公共电极24设置在第一绝缘层241上，在第一公共电极24上覆盖第二绝缘层241，由第三导电层形成的第二公共电极25和像素电极26形成在第二绝缘层241上，像素电极26呈指形结构设置于像素区域23内。第二导电层和第三导电层可以采用透明导电材料，例如：氧化铟锡（ITO，Indium Tin Oxide），即：第一公共电极24、第二公共电极25和像素电极26均可以采用氧化铟锡（ITO，Indium Tin Oxide）材料。

如图7所示，第一公共电极24设置于数据线22与像素电极26之间，且在数据线22对应位置镂空，这样减小了数据线22与第一公共电极24之间的交叠面积，进而减小了数据线22与第一公共电极24之间的寄生电容，减小信号传输延时，降低功耗。同时，为了保证提供给每个像素区域23相同的公共电压，将每个像素区域23的第一公共电极24通过连接部242电连接为一个整体，连接部242同样采用第二导电层制造，设置在像素区域23的边缘位置，且连接部242的长度远远小于像素区域23的长度，由于限制了数据线22与第一公共电极的连接部242的交叠面积，因此不会增加数据线22与第一公共电极的连接部242的寄生电容。

结合图7所示，第二公共电极25与所述像素电极26位于同一层，且与所述数据线22相交叠，即：第二公共电极25设置在相邻像素区域23之间。为了更好的防止数据线22对于像素区域液晶分子的影响，第一公共电极24可以与所述第二公共电极25相交叠，即Wcc≥0μm，但考虑到高分辨率FFS型液晶显示装置要求第一公共电极24与所述第二公共电极25交叠区域Wcc尽量的小，同时也考虑到第二公共电极25与相邻像素电极26之间的距离不能过小，交叠区域优选在2μm以内。具体的，第二公共电极25包括设置在像素区域23一侧的端电极251，以及设置在相邻像素区域23之间的支电极252。所有像素区域23周围的第二公共电极25互相电连接，且第二公共电极25通过通孔（图中未示出）与第一公共电极24也电连接为一个整体，共同接收一相同的公共电压，即第一公共电极与所述第二公共电极电位相同。位于相邻两个像素区域23之间的第二公共电极25有效吸收了两侧像素电极26之间的电场，避免相邻像素区域23的像素电极之间产生的电容对正常像素电压的影响，避免漏光现象的发生，提高了画面的显示质量。

每个像素区域23内还设置有薄膜晶体管27，其中，薄膜晶体管27的源极271与数据线22电连接，薄膜晶体管27的漏极272与像素电极26电连接。本实施例FFS型液晶显示装置阵列基板与实施例一相同之处在此处不在赘述，与实施例一不同之处在于，本实施例的第一公共电极24呈指形结构设置于所述像素区域内，且第一公共电极24与像素电极26在不同层交错排布，以形成平行电场控制液晶分子的偏转。

本发明将第一公共电极24对应数据线22的位置镂空，在相邻像素区域的像素电极26之间设置第二公共电极25，且该第二公共电极25与像素电极同层制造。根据电容公式C=ε0εrS/d，d为公共电极与数据线之间的距离，ε0为真空介电常数，εr为介质的介电常数，S为公共电极与数据线之间的相对面积。通过该公式可以看出，通过增加第二公共电极25与数据线22之间的距离d，可以有效的降低两者之间的电容，从而减小了数据线上的负载，减小信号传输延时，降低功耗。同时，第二公共电极25有效吸收了两侧像素电极26之间的电场，而且第一公共电极24与第二公共电极25位于不同层，但交错排布，也有效屏蔽了数据线22对于像素电极26的干扰，避免漏光现象的发生，提高了画面的显示质量。

实施例三

对上述实施例中FFS型液晶显示装置的阵列基板的制造工艺进行具体说明。

首先，如图8a所示，提供一基板20，基板20可以采用透明玻璃基板，在基板20上溅射栅极金属层（图中未示出）。栅极金属层可以采用铝（Al）。铜（Gu）、铬（Gr）、钼（Mo）或者其复合材料。图案化栅极金属层，经过显影、曝光、刻蚀栅极金属层，形成栅极和扫描线（图中未示出），在栅极和扫描线上覆盖一层栅极绝缘层211。

接着，如图8b所示，在栅极绝缘层211上溅射第一导电层，显影、曝光、刻蚀第一导电层，形成多条数据线22和薄膜晶体管的源漏极（图中未示出）。第一导电层可以采用铝（Al）、钛（Ti）或其复合材料。

接着，在数据线22上沉积第一绝缘层221，覆盖数据线22。第一绝缘层221可以采用氧化硅（SiO_x）或者氮化硅（SiN_x），如图8c所示。

接着，如图8d所示，在第一绝缘层221上溅射第二导电层，显影、曝光、刻蚀掉数据线22对应位置的第二导电层，形成第一公共电极24，即：第一公共电极24在数据线22对应位置镂空。上述另一实施例中，不仅刻蚀掉数据线22对应位置的第二导电层，还对在像素区域内的第二导电层进行刻蚀，形成指形的第一公共电极24。

接着，在第一公共电极24和第一绝缘层221上方覆盖一层第二绝缘层241，如图8e。第二绝缘层241同样可以采用采用氧化硅（SiO_x）或者氮化硅（SiN_x）。

接着，如图8f所示，在所述第二绝缘层241上溅射第三导电层，图案化第三导电层，经过显影、曝光、刻蚀，形成像素电极26，并且保留数据线22对应位置的第三导电层，形成第二公共电极25，即：第二公共电极25与所述数据线22相交叠。第二导电层和第三导电层可以采用透明导电材料，例如：氧化铟锡（ITO，Indium Tin Oxide），即：第一公共电极24、第二公共电极25和像素电极26均可以采用氧化铟锡（ITO，Indium Tin Oxide）材料。

本发明将第一公共电极24对应数据线22的位置镂空，在相邻像素区域的像素电极26之间设置第二公共电极25，且该第二公共电极25与像素电极同层制造。根据电容公式C=ε0εrS/d，d为公共电极与数据线之间的距离，ε0为真空介电常数，εr为介质的介电常数，S为公共电极与数据线之间的相对面积。通过该公式可以看出，通过增加第二公共电极25与数据线22之间的距离d，可以有效的降低两者之间的电容，从而减小了数据线上的负载，减小信号传输延时，降低功耗。同时，第二公共电极25有效吸收了两侧像素电极26之间的电场，而且第一公共电极24与第二公共电极25位于不同层，但交错排布，也有效屏蔽了数据线22对于像素电极26的干扰，避免漏光现象的发生，提高了画面的显示质量。

实施例四

FFS型液晶显示装置包括上述实施例中的阵列基板，与所述阵列基板相对设置的彩膜基板，以及设置在所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层。通过阵列基板上的第一公共电极在数据线对应位置进行镂空处理，同时，在像素电极的同一层设置第二公共电极，且第二公共电极与所述数据线相交叠。通过这种结构大大减小了第一公共电极与数据线之间的寄生电容，减小信号传输延时，降低功耗，同时，第二公共电极的设置屏蔽了数据线对像素电极的干扰，也减小了相邻像素区域之间像素电极的寄生电容，有效吸收了相邻像素区域之间像素电极的干扰，提高了显示画面的质量。本实施例与实施例一和实施例二相同之处在此不在赘述。

以上对本发明实施例所提供的一种边缘场型液晶显示装置、阵列基板及其制造方法进行了详细介绍，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，以上实施例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。

Claims (14)

1.一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，包括：

多条数据线；

多条栅极线，与所述数据线彼此交叉设置限定像素区域；

像素电极，设置于所述像素区域内；

第一公共电极，形成在所述数据线与所述像素电极之间，且在所述数据线对应位置镂空；

第二公共电极，与所述像素电极位于同一层，且与所述数据线相交叠。

2.如权利要求1所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述第一公共电极镂空处的宽度大于或等于所述数据线的宽度。

3.如权利要求1所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述第一公共电极镂空处宽度为4.5μm～6μm。

4.如权利要求1所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述数据线宽度为2.6μm～4μm。

5.如权利要求1所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述第一公共电极与所述第二公共电极部分交叠。

6.如权利要求5所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述第一公共电极与所述第二公共电极交叠区域小于等于2μm。

7.如权利要求1所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述第一公共电极呈整面结构覆盖所述像素区域。

8.如权利要求1所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述第一公共电极呈指形结构设置于所述像素区域内。

9.如权利要求1所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述第二公共电极与所述像素电极采用相同材料。

10.如权利要求1所述的一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板，其特征在于，所述第一公共电极与所述第二公共电极电位相同。

11.一种边缘场型液晶显示装置，包括如权利要求1所述的阵列基板，与所述阵列基板相对设置的彩膜基板，设置在所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层。

12.一种边缘场型液晶显示装置的阵列基板的制造方法，包括：

提供一基板：

在所述基板上形成数据线和扫描线；

在所述数据线上设置有第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上形成第一公共电极，其中，所述第一公共电极在所述数据线对应位置镂空；

在所述第一公共电极上形成第二绝缘层；

在所述第二绝缘层上形成第一公共电极和像素电极，其中，所述第二公共电极与所述数据线相交叠。

13.如权利要求12所述的边缘场型液晶显示装置的制造方法，其特征在于，在所述第一绝缘层上形成第一公共电极步骤包括：在所述第一绝缘层上溅射第二导电层；图案化所述第二导电层，刻蚀掉所述数据线对应位置的第二导电层，形成第一公共电极。

14.如权利要求12所述的边缘场型液晶显示装置的制造方法，其特征在于，在所述第二绝缘层上形成第一公共电极和像素电极步骤包括：在所述第二绝缘层上溅射第三导电层；图案化所述第三导电层，形成像素电极，并且保留所述数据线对应位置的第三导电层，形成第二公共电极。