CN104280959B - 像素结构、显示面板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种像素结构及其制造方法、显示面板，包括：一基板，其上设置有：两横向公共电极线；两纵向公共电极线，与所述两横向公共电极线交叉设置围成像素区域；两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置，其将所述像素区域分为上部区域和下部区域；存储电极，与一所述横向公共电极线交叠设置；一主动元件，设置于所述存储电极与该扫描线交叉区域；一像素电极，通过接触孔与所述主动元件、所述存储电极电性连接。

Description

像素结构、显示面板及其制造方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素结构及其制造方法、显示面板。
背景技术
随着液晶显示产品向高精细化发展，显示器的分辨率越来越高，对应的阵列基板的配线会成倍的增加，像素开口率相对于常规分辨率产品会下降。而由于配线数量的增加，寄生电容也会同时增加，这就需要进一步的增加配线的宽度，来保证信号的正常传输，这将进一步导致像素的开口率的下降，从而导致像素的透光率随着下降，最终影响产品的市场竞争力。
如果在高分辨率的基础上将60Hz提高到120Hz的高频驱动，则像素每一帧时间内的写入时间就会缩短一半。由此，为了解决采用充电能力下降的问题，现有技术中提出了如图1所示的一像素阵列，其采用双数据线的像素设计，实现高频驱动的同时可以提升面板的充电能力。
如图1所示，像素包括扫描线111和112，数据线131、132、141、142，公共电极线121、122，TFT 151、152，像素电极等。由于高分辨率产品的扫描线、数据线、公共电极线数量随着分辨率的提高而增加，其配线之间的寄生电容也会加倍，为了实现信号的传输准确，扫描线、数据线、公共电极线的宽度都需要增加。这对于本来开口率就更小的高分辨率产品是非常不利的消息。而在大尺寸显示当中，为了保证公共电极线的电压信号，能够保证面内一致，需要增加纵向的公共电极线，但也降低了开口率。
在图1中，当进行60HZ显示的时候，扫描线111和扫描线112是依次打开，数据线131、132和数据线141、142分别输入数据信号，奇数行像素161和偶数行像素162依次显示。当进行120HZ显示时，如果还采用上述的驱动模式，在一帧时间内扫描线的充电时间缩短一半，信号电压写入不充分，会出现显示不良。为了解决这个问题，将扫描线111和扫描线112同时打开，奇数行像素161和偶数行像素162同时打开，扫描线的充电时间和60HZ显示时的保持一致，信号电压的写入时间没有缩短。采用图1所示的双数据线设计，像素的开口率会受到进一步的压缩。
在图1中，为了实现宽视角显示，像素分为A，B，C，D四个区域，为四畴结构。
图2为图1所示像素结构的光学仿真结果。仿真时没有使用彩膜，忽略了彩膜对像素透光率的影响。从图中大致可以看到像素开口率不足，最终的仿真结果是像素的透光率为11.66％。
使用如图1所示的双数据线像素结构，公共电极线横向排布，需要穿过密集的数据线，并与其产生大量寄生电容，这需要增加公共电极线和数据线宽度来满足信号传输要求。并且，为满足存储电容要求，需要较宽的存储电极，占用像素开口率。对于光配向的工艺，使用光配向时，分畴区位于像素中间，分畴分界区的配向紊乱而产生的黑线会降低面板的透光率。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术中的上述问题或其他不足，本发明提供一种像素结构及其制造方法、显示面板，可应用于高分辨率高驱动频率的显示面板。可保证一帧时间内的写入时间要求外，能够提高像素的开口率，提高显示屏的透光率，并使用现成的双数据线进行像素的分畴。
本发明提供一种像素结构，包括：
一基板，其上设置有：
两横向公共电极线；
两纵向公共电极线，与所述两横向公共电极线交叉设置围成像素区域；
两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；
一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置，其将所述像素区域分为上部区域和下部区域；
存储电极，与一所述纵向公共电极线交叠设置；
一主动元件，设置于所述存储电极与该扫描线交叉区域；
进一步，所述第一子区域和所述第三子区域面积之和基本等于所述第二子区域面积。
进一步，存储电极包括第一存储电极、第二存储电极，分设在所述扫描线两侧，其中，所述第一存储电极通过第一接触孔与一漏极电连接所述像素电极，所述第二存储电极通过第二接触孔与另一漏极电连接所述像素电极。
进一步，所述横向公共电极线与所述纵向公共电极线通过两者交叉区域的接触孔电连接。
进一步，所述存储电极、所述扫描线、所述第一公共电极在同层。
进一步，所述两数据线和所述纵向公共电极线同层。
本发明又提供一种像素结构，包括：
一基板，其上设置有：
两纵向公共电极线；
两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；
一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置，其将所述像素区域分为上部区域和下部区域；
存储电极，与一所述纵向公共电极线交叠设置；
一主动元件，设置于所述存储电极与该扫描线交叉区域；
一像素电极，通过接触孔与所述主动元件、所述存储电极电性连接；
其中，所述像素区域由两纵向公共电极线、扫描线和像素电极限定。
本发明又提供一种像素结构制造方法，包括以下步骤：
提供一基板，其上依次形成：
第一金属层，包括扫描线，存储电极；
栅绝缘层，形成在所述第一金属层上；
有源层,形成在所述的栅绝缘层上的；
第二金属层，形成在所述有源层上，包括数据线、源、漏电极和纵向公共电极线；
钝化层，形成在所述第二金属层上；
像素电极，形成在所述钝化层上；
其中，两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置；像素电极通过接触孔与所述漏极、所述存储电极电性连接。
本发明又提供一种像素结构制造方法，包括以下步骤：
提供一基板，其上依次形成：
第一金属层，包括扫描线，存储电极和横向公共电极线；
栅绝缘层，形成在所述第一金属层上；
有源层,形成在所述的栅绝缘层上的；
第二金属层，形成在所述有源层上，包括数据线、源、漏电极、纵向公共电极线；
钝化层，形成在所述第二金属层上；
像素电极，形成在所述钝化层上；
其中，所述横向公共电极线和所述纵向公共电极线交叉设置围成像素区域；两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置；像素电极通过接触孔与所述漏极、所述存储电极电性连接。
本发明又提供一种显示面板，包括：
一阵列基板，其上形成有包括所述的像素结构的阵列；
一对置基板，与所述基板相对设置；
显示介质，夹设于所述基板与所述对置基板之间。
进一步，在所述阵列基板上，对所述第一子区域和所述第三子区域采用紫外光向Y轴正方向进行光配向，对所述第一子区域采用紫外光向Y轴负方向进行光配向，或者相反。
进一步，在所述对置基板上，对所述上部区域垂直对应区域采用紫外光向X轴正方向进行光配向，对所述下部区域垂直对应区域采用紫外光向X轴负方向进行光配向，或者相反。
进一步，在所述显示面板的阵列基板上，相邻像素的左像素的第三子区域和右像素的第一子区域的配向方向相同。
本发明与现有技术相比，其优点在于以下几点：
1、降低数据线和公共电极线之间的寄生电容，缩小了公共电极线和数据线的宽度，增加了像素的开口率；
2、像素沿着数据线、扫描线和公共电极线分畴，在使用光配向时，可以有效的将分畴黑纹和金属线重合，不额外占有开口率。
3、阵列基板上左右像素相邻区域的配向方向相同，有利于减少配向紊乱区域面积，另外也可光配向掩膜版的狭缝不至于太小，提高了配向的良率。
附图说明
图1为现有技术中一双数据线像素阵列的平面示意图；
图2为图1所示像素阵列的光学仿真结果示意图；
图3为本发明第一实施例像素结构的平面示意图；
图4为图3中像素结构沿A3-A3’方向的剖面图；
图5为本发明第一实施例中第一金属层的平面示意图；
图6为图5中像素结构沿A5-A5’方向的剖面图；
图7为本发明第一实施例中半导体有源层的形成示意图；
图8为图7中像素结构沿A7-A7’方向的剖面图；
图9为本发明第一实施例中第二金属层的平面示意图；
图10为图9中像素结构沿A9-A9’方向的剖面图；
图11为本发明第一实施例中接触孔与像素电极的形成示意图；
图12为图11中像素结构沿A11-A11’方向的剖面图；
图13为本发明第一实施例像素阵列的平面示意图；
图14为本发明像素结构的光配向示意图；
图15为本发明像素结构的光配向液晶分畴效果示意图；
图16为本发明像素阵列的光配向示意图；
图17为本发明像素结构的透光率仿真结果示意图；
图18为本发明第二实施例的像素结构的平面示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细说明。
为了实现高分辨率高驱动频率的像素设计，本发明提供了一种具有高透光率的双数据线像素结构。
图3为本发明第一实施例的像素结构示意图。如图3所示，本发明提供一种像素结构，包括：扫描线31、两条数据线34和35、横向公共电极线32、32’；纵向公共电极线33、37、存储电极41、TFT开关38、接触孔36以及像素电极39。存储电极41、扫描线31、横向公共电极32在同一层，为第一金属层的结构。数据线34、35和纵向公共电极线33、37在同一层，为第二金属层的结构。像素电极39通过接触孔36同时与TFT开关38的漏极、存储电极41实现电学连接。
如图3所示的像素结构，横向公共电极32,32’和纵向公共电极33、37可以在阵列结构中的某个交叉区域通过接触孔实现电学连接。
图4为图3中像素结构沿A3-A3’方向的剖面图。如图4所示，扫描线40、存储电极41的上方为栅极绝缘层42。在栅极绝缘层的上方为半导体有源层43。在半导体有源层43的上方为源极45和漏极46。与源极45和漏极46同层的结构还有数据线44，纵向公共电极线37。在数据线上方覆盖着钝化层，钝化层为单层绝缘材料，或者多层材料，钝化层厚度大于1.5um。在存储电极41和漏极46的上方同时形成一个接触孔，顶层的像素电极49覆盖接触孔后，同时实现漏极46、存储电极41与像素电极49的电学连接。所以，存储电极41带有像素电极49的电位。
为了详细说明本发明第一实施例，以下具体介绍的制作步骤：
步骤1：如图5所示，在玻璃等衬底上，同时形成扫描线31，横向公共电极线32、32’,存储电极41等第一金属层的结构。并在第一金属层上方覆盖栅绝缘层。图6为图5中像素结构沿A5-A5’方向的剖面图。如图6所示，玻璃等衬底上同时分布着扫描线31和存储电极41等第一金属层的图案，在第一金属层的图案上方覆盖着栅极绝缘层63。
步骤2：如图7所示，在栅极绝缘层的上方形成半导体有源层图案43，半导体材料可以为非晶硅，多晶硅或者金属氧化物等半导体材料。图8为图7中像素结构沿A7-A7’方向的剖面图。如图8所示，在扫描线和栅极绝缘层的上方配置有半导体有源层图案43。
步骤3：如图9所示，在半导体沟道层的上方形成数据线34和35，纵向公共电极线91，源极94，漏极95等第二金属层的结构。源极94和漏极95在半导体有源层上方与半导体有源层直接接触。半导体有源层下方的扫描线栅极，半导体有源层与源极94、漏极95共同形成本发明第一实施例中单个像素的TFT开关。在第二金属层的上方覆盖钝化层。如图9所示，数据线92和93将像素开口区从左到右分割为左A中B右C三个区域。图10为图9中像素结构沿A9-A9’方向的剖面图。如图10所示，栅极绝缘层与半导体有源层上方同时分布着数据线101、源极102、漏极103、纵向公共电极线104等第二金属层的结构，在第二金属层的上方覆盖着钝化层105。
步骤4：如图11所示，在钝化层上形成接触孔111，接触孔111的开口范围包括部分存储电极和部分TFT开关的漏极。最后在接触孔的上方覆盖像素电极112，像素电极112通过接触孔111与漏极、存储电极实现电学连接。图12为图11中像素结构沿A11-A11’方向的剖面图。如图12所示，在部分存储电极和部分源极的上方配置有接触孔121，在接触孔121的上方覆盖有像素电极122。
图13为本发明第一实施例像素阵列的平面示意图。如图13所示，数据线1332给奇数行像素1351提供数据信号，数据线1331给偶数行像素1352提供数据信号。当进行60HZ显示时，扫描线1311和扫描线1312依次扫描，使得上下相邻两行像素的TFT开关1341和TFT开关1342先后打开，奇数行像素1351和偶数行像素1352先后输入相应的数据信号。例如采用120HZ驱动频率显示时，扫描线1311和扫描线1312同时扫描，使得上下相邻两行像素的TFT开关1341和TFT开关1342同时打开，奇数行像素1351和偶数行像素1352同时输入相应的数据信号。参考图13，纵向公共电极线1321和横向公共电极线1322交错，分割出阵列中的每个像素。
第一实施例所示的像素用于液晶显示屏时，优选地使用光配向技术。利用像素中的两根数据线实现分畴显示。
图14为本发明像素结构的光配向示意图。如图14所示的像素结构，横向被两根数据线分为左A中B右C三个区域，纵向被扫描线分为上下两部分。在阵列基板上，像素左A和右C两个区域紫外光向上进行光配向，中B区域紫外光向下进行配向。在对应的彩膜基板上，像素上半区域紫外光向右配向，像素下半区域紫外光向左配向。
图15为对应图14所示光配向分畴方法的光配向后液晶指向示意图。通过如图14所示的配向方式，可以形成配向结果不同的四个畴：左A和右C两部分的像素上半区域的液晶指向矢呈45°角方向，形成畴D1；中B的像素上半区域的液晶指向矢呈135°角方向，形成畴D2区域；中B的像素下半区域的液晶指向矢呈225°角方向，形成畴D3区域；左A和右C两部分的像素下半区域的液晶指向矢呈315°角方向，形成畴D4。
如图15所示的配向结果，左A和右C两部分的开口区面积和与中B开口区的面积差值绝对值设置在20％以内时，优选地，左A和右C两部分的开口区面积和与中B开口区的面积近似相等，可以确保像素的左右视角和上下视角对称。像素四个畴的边界区域，即分畴线纵向沿着数据线，横向沿着扫描线和横向公共电极线分布。这样可以让分畴边界产生的黑纹位于金属线上，不再影响开口率。
如图16所示，在阵列基板上，像素沿阵列排布，左右两相邻像素中，左像素的右C区域和右像素的左A区域的配向方向相同。这样有两点好处：第一减少配向紊乱区域，增加像素透过率和面板对比度；第二可以增加同一配向区域的宽度，有利于光配向掩膜版狭缝的制造，提高生产良率。
图17为采用本发明第一实施例的双数据线像素和上述配向方法后的像素光学仿真结果。仿真时未使用彩膜，忽略了彩膜对像素透光率的影响。仿真结果显示，像素的透光率为20.65％。相比于原先的像素透光率11.6％，提高了78％，且在像素开口区，并无配向紊乱导致的黑纹。
图16和图2的仿真比较前提是图1所示的像素与图3所示的像素的像素电压写入能力与保持能力相同。使用本发明提供的像素结构，可以降低数据线和公共电极线之间的寄生电容，缩小了公共电极线和数据线的宽度，增加了像素的开口率；使用本发明提供的配向方法，像素沿着数据线、扫描线和公共电极线分畴，在使用光配向时，可以有效的将分畴黑纹和金属线重合，不额外占有开口率。
图18是本发明第二实施例的结构示意图，第二实施例的像素结构由像素电极206、两相对侧的纵向公共电极线200、201、以及扫描线205限定，与第一实施例相比，本第二实施例没有设置横向公共电极线。
本像素结构包括位于两侧的两纵向公共电极线200、201、位于纵向公共电极线200、201之间两平行的数据线202、203、扫描线205、源极209、漏极208、与一纵向公共电极200在投影区域重叠的储存电极204。
本第二实施例也是通过两公共电极线200、201和两数据线将像素电极分为左中右三个区域，其与第一实施例相同。
本第二实施例的像素结构形成步骤如下：
提供一基板，其上依次形成：
第一金属层，包括扫描线205，存储电极204；
栅绝缘层，形成在所述第一金属层上；
有源层,形成在所述的栅绝缘层上的；
第二金属层，形成在所述有源层上，包括两数据线202、203源、漏电极209、208和两纵向公共电极线200、201；
钝化层，形成在所述第二金属层上；
像素电极206，形成在所述钝化层上；
其中，两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置；像素电极通过接触孔与所述漏极、所述存储电极电性连接。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.一种像素结构，包括：
一基板，其上设置有：
两横向公共电极线；
两纵向公共电极线，与所述两横向公共电极线交叉设置围成像素区域；
两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；
一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置，其将所述像素区域分为上部区域和下部区域；
存储电极，与一所述纵向公共电极线交叠设置；
一主动元件，设置于所述存储电极与该扫描线交叉区域；
一像素电极，通过接触孔与所述主动元件、所述存储电极电性连接；
其中，所述第一子区域和所述第三子区域面积之和基本等于所述第二子区域面积。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于：存储电极包括第一存储电极、第二存储电极，分设在所述扫描线两侧，其中，所述第一存储电极通过第一接触孔与一漏极电连接所述像素电极，所述第二存储电极通过第二接触孔与另一漏极电连接所述像素电极。
3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述横向公共电极线与所述纵向公共电极线通过两者交叉区域的接触孔电连接。
4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述存储电极、所述扫描线、所述横向公共电极线在同层。
5.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于：所述两数据线和所述纵向公共电极线同层。
6.一种如权利要求1所述像素结构的制造方法，包括以下步骤：
提供一基板，其上依次形成：
第一金属层，包括扫描线，存储电极和横向公共电极线；
栅绝缘层，形成在所述第一金属层上；
有源层,形成在所述的栅绝缘层上的；
第二金属层，形成在所述有源层上，包括数据线、源极、漏极、纵向公共电极线；
钝化层，形成在所述第二金属层上；
像素电极，形成在所述钝化层上；
其中，所述横向公共电极线和所述纵向公共电极线交叉设置围成像素区域；两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置；像素电极通过接触孔与所述漏极、所述存储电极电性连接。
7.一种像素结构，包括：
一基板，其上设置有：
两纵向公共电极线；
两数据线，设置在像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；
一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置，其将所述像素区域分为上部区域和下部区域；
存储电极，与一所述纵向公共电极线交叠设置；
一主动元件，设置于所述存储电极与该扫描线交叉区域；
一像素电极，通过接触孔与所述主动元件、所述存储电极电性连接；
其中，所述像素区域由两相对侧的纵向公共电极线、扫描线和像素电极限定；
所述第一子区域和所述第三子区域面积之和基本等于所述第二子区域面积。
8.一种如权利要求7所述像素结构的制造方法，包括以下步骤：
提供一基板，其上依次形成：
第一金属层，包括扫描线，存储电极；
栅绝缘层，形成在所述第一金属层上；
有源层,形成在所述的栅绝缘层上的；
第二金属层，形成在所述有源层上，包括数据线、源极、漏极和纵向公共电极线；
钝化层，形成在所述第二金属层上；
像素电极，形成在所述钝化层上；
其中，两数据线，设置在所述像素区域内，且将所述像素区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域；一扫描线，与两所述数据线彼此交叉设置；像素电极通过接触孔与所述漏极、所述存储电极电性连接。
9.一种显示面板，包括：
一阵列基板，其上形成有包括如权利要求1-5所述的像素结构的阵列；
一对置基板，与所述基板相对设置；
显示介质，夹设于所述基板与所述对置基板之间。
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