CN104503168B - 阵列基板及其制造方法和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阵列基板,所述阵列基板包括衬底基板和呈矩阵排列的多个像素单元,每个所述像素单元内均设置有第一电极和与所述第一电极互相绝缘的第二电极,所述第一电极包括多个第一电极条,其中,所述第二电极包括水平电场产生部,所述水平电场产生部的上表面与所述第一电极条的上表面平齐,所述第一电极条和所述水平电场产生部在衬底基板上的正投影相交替。本发明还提供一种显示装置和一种阵列基板的制造方法。利用本发明所提供的阵列基板进行显示可以在不损失像素区整体透过率的前提下,降低每个像素单元的存储电容和驱动电压,提高了显示区透过率的均一性。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置领域,具体地,涉及一种阵列基板、该阵列基板的制造方法和包括该阵列基板的显示装置。
背景技术
图1中所示的是用FFS模式的液晶显示面板的示意图。如图中所示,在所述液晶显示面板的阵列基板上设置有像素电极4和板状的公共电极2。利用像素电极4和板状的公共电极2之间形成的边缘电场的水平分量驱动液晶分子旋转。
由于公共电极2位于像素电极4的下方,因此,在图1中所示的液晶显示面板具有较大的竖直电场,而水平电场相对较小。
如何增加FFS模式的液晶显示面板在进行显示时的水平电场成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阵列基板、一种包括该阵列基板的显示装置和所述阵列基板的制造方法。包括所述阵列基板的显示装置在进行显示时可以产生较强的水平电场。
为了实现上述目的,作为本发明的一个方面,提供一种阵列基板,所述阵列基板包括衬底基板和呈矩阵排列的多个像素单元,每个所述像素单元内均设置有第一电极和与所述第一电极互相绝缘的第二电极,所述第一电极包括多个第一电极条,所述第二电极包括水平电场产生部,所述水平电场产生部的上表面与所述第一电极条的上表面平齐,所述第一电极条和所述水平电场产生部在所述衬底基板上的正投影相交替。
优选地,所述阵列基板包括绝缘条和绝缘层,所述绝缘条设置在所述水平电场产生部下方,以使得所述水平电场产生部与所述第一电极条平齐,所述绝缘层覆盖所述第二电极所在的层,所述第一电极形成在所述绝缘层上。
优选地,所述第二电极还包括连接在相邻两个所述水平电场产生部之间的连接部,所述第一电极位于所述连接部上方,且所述连接部和所述水平电场产生部在所述阵列基板的衬底基板上共同形成的投影为矩形。
优选地,所述第二电极还包括连接在相邻两个所述水平电场产生部的端部之间的连接部。
优选地,所述第一电极为像素电极,所述第二电极形公共电极。
作为本发明的另一个方面,提供一种显示装置,所述显示装置包括阵列基板,其中,所述阵列基板为本发明所提供的上述阵列基板。
作为本发明的还一个方面,提供一种阵列基板的制造方法,所述阵列基板包括衬底基板和呈矩阵排列的多个像素单元,其中,所述阵列基板的制造方法包括:
形成包括第二电极的图形,其中所述第二电极包括水平电场产生部;
形成包括第一电极的图形,所述第一电极与所述第二电极互相绝缘,所述第一电极包括多个第一电极条,且所述第一电极条的上表面与所述水平电场产生部的上表面平齐,所述第一电极条与所述水平电场产生部在所述衬底基板上的正投影相交替。
优选地,所述制造方法还包括在形成所述第二电极之前进行的:形成包括绝缘条的图形,所述绝缘条的位置对应于所述水平电场产生部;
所述制造方法还包括在形成所述第二电极之后进行的:
形成绝缘层,所述绝缘层覆盖包括所述第二电极的衬底基板。
优选地,形成所述第二电极的步骤还包括形成连接在相邻两个所述水平电场产生部之间的连接部,所述第一电极位于所述连接部上方,且所述连接部和所述水平电场产生部在所述衬底基板上共同形成的正投影为矩形。
优选地,形成所述第二电极的步骤还包括形成连接在相邻两个所述水平电场的端部之间的连接部。
由于第一电极条的上表面和水平电场产生部的上表面平齐,因此,当包括所述阵列基板的显示装置通电显示时,第一电极条和水平电场产生部之间形成的电场的水平分量较大,竖直分量较小。进一步可知,当包括所述阵列基板的显示装置在通电显示时,所述第一电极和所述第二电极之间的存储电容较小,从而缩短了对存储电容进行充电所需要的时间。由于第一电极条和水平电场产生部之间形成的电场的水平分量较大,因此,提供较小的驱动电压即可驱动液晶分子旋转。
综上所述,利用本发明所提供的阵列基板进行显示可以在不损失像素区整体透过率的前提下,降低每个像素单元的存储电容和驱动电压,提高了显示区透过率的均一性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是现有的液晶显示面板的结构示意图;
图2是本发明所提供的阵列基板的第一种实施方式的示意图;
图3是图2中所示的阵列基板中的第二电极俯视图;
图4是本发明所提供的阵列基板的第二种实施方式的示意图;
图5是图4中所示的阵列基板中的第二电极的俯视图;
图6(a)至图6(d)是制造图2中所示的阵列基板的流程示意图。
附图标记说明
10:绝缘条 21:水平电场产生部
22:连接部 30:绝缘层
40:第一电极条 50:衬底基板
4:像素电极 2:公共电极
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面,提供一种阵列基板,所述阵列基板包括衬底基板和呈矩阵排列的多个像素单元,如图2和图4所示,每个所述像素单元中均设置有第一电极和与该第一电极互相绝缘的第二电极,所述第一电极包括多个第一电极条40,所述第二电极包括水平电场产生部21,该水平电场产生部21的上表面与第一电极条40的上表面平齐,并且第一电极条40和水平电场产生部21在衬底基板50上的正投影相交替。
需要指出的是,此处的所用到的方位词“上”是指图2和图4中的“上”方。所谓的“水平电场产生部21的上表面与第一电极条40的上表面平齐”是指,水平电场产生部21的上表面与第一电极条40的上表面位于同一平面上。此处所用到的“水平”是指图2和图4中的左右方向,此处所用到的“竖直”是指图2和图4中的上下方向。
当然,本领域技术人员应当理解的是,此处的“平齐”并非是指严格的位于同一水平面上,而是大致在同一水平面上即可。即,水平电场产生部21的上表面高度与第一电极条40的上表面的高度之间的差值在工业生产可实现的范围内尽量的小。
本领域技术人员容易理解的是,第一电极和第二电极中的一者为像素电极,另一者为公共电极。在本发明的具体实施方式中,第一电极为像素电极,第二电极为公共电极。
由于第一电极条40的上表面和水平电场产生部21的上表面平齐,因此,当包括所述阵列基板的显示装置通电显示时,第一电极条40和水平电场产生部21之间形成的电场的水平分量较大,竖直分量较小。进一步可知,当包括所述阵列基板的显示装置在通电显示时,所述第一电极和所述第二电极之间的存储电容较小,从而缩短了对存储电容进行充电所需要的时间。由于第一电极条40和水平电场产生部21之间形成的电场的水平分量较大,因此,提供较小的驱动电压Vop即可驱动液晶分子旋转。
综上所述,利用本发明所提供的阵列基板进行显示可以在不损失像素区整体透过率的前提下,降低每个像素单元的存储电容和驱动电压Vop。并且,在本发明中,每个像素单元内的第一电极和第二电极均具有上文中所描述的结构,而第一电极条40和水平电场产生部21之间形成的电场的水平分量较大,以至于每个像素单元内产生的电场的水平分量均较大,所以,每个像素单元中产生的电场对液晶分子的驱动力也相应较大,可以使得每个像素单元对应的液晶分子都可靠地偏转,从而提高了显示区透过率的均一性。
在本发明中,对如何使得水平电场产生部21的上表面与第一电极条40的上表面平齐并没有特殊的限制。例如,可以增加水平电场产生部21的厚度,以使得该水平电场产生部21的上表面与第一电极条40的上表面平齐。
作为本发明的一种优选实施方式,所述阵列基板可以包括绝缘条10和绝缘层30,绝缘条10设置在水平电场产生部21下方,以所述水平电场产生部21的上表面与第一电极条40的上表面平齐,绝缘层30覆盖所述第二电极所在的层,所述第一电极形成在绝缘层30上。
在形成所述阵列基板时,先形成所述第二电极再形成所述第一电极。因此,在形成第二电极之前,在水平电场产生部21对应的位置形成绝缘条10可以升高水平电场产生部21的高度,并最终使得形成第一电极条40之后,水平电场产生部21的上表面与第一电极条40的上表面平齐。
绝缘层30的作用在于将所述第二电极与所述第一电极绝缘隔开。在下文中将对绝缘条10、绝缘层30、第二像素电极和第一像素电极的形成顺序进行详细的描述,这里先不赘述。
作为本发明的第一种具体实施方式,所述第二电极具有图2和图3中所示的结构。如图3中所示,所述第二电极还包括连接部22,该连接部22连接相邻两个水平电场产生部21的端部。
作为本发明的第二种具体实施方式,如图4中所示,所述第二电极还包括连接在相邻两个水平电场产生部21之间的连接部22,第一电极40位于连接部22上方。此处用到的方位词“上方”是指图4中的“上”方。在这种实施方式中,水平电场产生部21和连接部22在衬底基板50所在的平面上共同形成的正投影为矩形区域,如图5所示。
本领域技术人员应当理解的是,所述第一电极和所述第二电极中的一者为像素电极,另一者为公共电极。作为本发明的具体实施方式,所述第一电极为像素电极,所述第二电极为公共电极。
本领域技术人员还应当理解的是,为了实现正常的显示,所述阵列基板包括栅线、数据线、薄膜晶体管等结构。这些结构的设置是本领域人员所公知的,故本发明中并未对其进行描述。
当所述阵列基板中的薄膜晶体管具有底栅结构时,衬底基板50可以包括透明基板、形成在透明基板上的栅线层、形成在栅线层上方的栅绝缘层、形成在所述栅绝缘层上方的有源区层、形成在所述有源区层上的源漏电极层和形成在所述源漏电极层上方的平坦化层。绝缘条10可以形成在所述平坦化层上。
所述栅线层包括栅线、公共电极线、栅极等;所述有源区层包括多个薄膜晶体管的有源区;所述源漏电极层包括多个薄膜晶体管的源极和漏极。
为了实现液晶分子的初始取向,所述阵列基板上还可以形成有取向膜60,如图2和图3中所示。取向膜60覆盖在形成有第一电极和第二电极的衬底基板50上。
作为本发明的另一个方面,提供一种显示装置,所述显示装置包括阵列基板,其中,所述阵列基板为本发明所提供的上述阵列基板。
由于所述显示装置包括本发明所提供的上述阵列基板,因此,在进行显示时,所述显示装置具有较小的存储电容,并且需要较小的操作电压。
容易理解的是,所述显示装置还可以包括与所述阵列基板对盒设置的对盒基板。所述对盒基板与所示阵列基板之间填充有液晶材料。所述对盒基板可以是彩膜基板。
与图1中所示的现有技术相比,在利用包括图2中所示的阵列基板的显示装置进行显示时,存储电容可降低79.8%,操作电压可降低0.3V,大大降低了充电所需要的时间,并且降低了显示装置的总体能耗。此外,像素区最大透过率波动范围由0.0184降低到0.0139,由此可知,像素区透过率的均一性得到了提高。在利用包括图4中所示的阵列基板的显示装置进行显示时,存储电容降低了1.5%,操作电压降低了0.3V,也在一定程度上降低了充电所需要的时间,并且降低了显示装置的总体能耗。此外,像素区最大透过率波动范围由0.0184降低到0.0146,由此可知,像素区透过率的均一性得到了提高。
本发明所提供的显示装置可以为手机、平板电脑、电脑显示器、电视机、导航仪、电子相框等电子设备。
作为本发明的另一个方面,提供上述阵列基板的制造方法,所述阵列基板的制造方法包括:
形成包括第二电极的图形,其中,所述第二电极包括水平电场产生部21(参见图6(b));
形成包括第一电极的图形,所述第一电极与所述第二电极互相绝缘,所述第一电极包括多个第一电极条40,且第一电极条40的上表面与水平电场产生部21的上表面平齐(参见图6(d)),第一电极条40与水平电场产生部21在衬底基板50上的正投影相交替。
在本发明中,对形成包括第二电极的图形的具体方法并没有特殊的限制。例如,可以利用传统的光刻构图工艺形成包括水平电场产生部21的第二电极,也可以利用掩模蒸镀等方法形成包括水平电场产生部21的第二电极。
同样地,在本发明中,对形成包括第一电极的图形的具体方法也不做特殊限制。例如,可以利用传统的光刻构图工艺形成包括第一电极条40的第一电极,也可以利用掩模蒸镀等方法形成包括第一电极条40的第一电极。
为了实现第一电极条40的上表面与水平电场产生部21的上表面互相平齐,优选地,所述制造方法还包括在形成包括第二电极的图形之前进行的:形成包括绝缘条10的图形,该绝缘条10的位置对应于水平电场产生部21(参见图6(a))。容易理解的是,绝缘条10的数量以及形状与水平电场产生部21的数量和形状均相同。
在本发明中,可以利用硅的氧化物(SiOx)或硅的氮化物(SiNx)制成所述绝缘条10,也可以用有机树脂材料制成所述绝缘条10。
在本发明中,对形成绝缘条10的具体工艺并没有特殊的限制。例如,可以利用传统的光刻工艺在衬底基板50上形成包括绝缘条10的图形。
具体地,形成包括绝缘条的图形的步骤可以包括:
在衬底基板的平坦化层上形成一层绝缘材料层;
在所述绝缘材料层上涂覆一层光刻胶层;
利用掩膜板对所述光刻胶层进行曝光显影;
以曝光显影后的光刻胶层为掩膜对所述绝缘材料层进行干刻或湿刻,以形成包括绝缘条10的图形。
为了实现所述第一电极和所述第二电极之间互相绝缘,优选地,所述制造方法还可以包括在形成所述第二电极之后进行的:
形成绝缘层30,该绝缘层30覆盖包括所述第二电极的衬底基板50(如图6(c)所示)。
绝缘层30可以由硅的氧化物(SiOx)或硅的氮化物(SiNx)制成。可以利用蒸镀或者化学气相沉积的方法在形成有第二电极的衬底基板50上形成绝缘层30。
包括第一电极条40的所述第一电极形成在绝缘层30上。
所述制造方法还包括在形成包括所述第一电极条的图形之后进行的:
形成取向层。
所述取向层的作用是使得液晶分子具有预倾角。在本发明中,可以利用树脂材料形成所述取向层。具体地,形成取向层的步骤包括:
在形成有所述第一电极的衬底基板上涂敷树脂层;
利用摩擦法获得所述取向层。
作为本发明的第一种具体实施方式,所述第二电极具有图2和图3中所示的结构。如图3中所示,所述第二电极还包括连接部22,该连接部22连接相邻两个水平电场产生部21的端部。
作为本发明的第二种具体实施方式,如图4中所示,所述第二电极还包括连接在相邻两个水平电场产生部21之间的连接部22,第一电极40位于连接部22上方。在这种实施方式中,水平电场产生部21和连接部22在衬底基板50上共同形成的正投影为矩形区域,如图5所示。
形成图3中所示的第二电极和图5中所示的第二电极时所用到的掩膜板图案不同。
在本发明中,利用透明电极材料(如,ITO)形成所述第一电极和所述第二电极。
如上文中所述,所述衬底基板上还包括栅线、数据线、薄膜晶体管的其他元件。当所述薄膜晶体管具有底栅结构时,所述制造方法包括在形成绝缘条的步骤之前进行的:
在透明基板上形成栅线层;
在栅线层上形成栅绝缘层;
在栅绝缘层上形成有源层;
在有源层上方形成源漏电极层;
在源漏电极层上形成平坦化层。
所述栅线层包括栅线、公共电极线、栅极等;所述有源区层包括多个薄膜晶体管的有源区;所述源漏电极层包括多个薄膜晶体管的源极和漏极。
所述第一电极可以为像素电极,所述第二电极可以为公共电极。因此,所述第一电极可以通过过孔与所述源漏电极层中的漏极相连,所述第二电极可以通过过孔与位于所述栅线层中的公共电极线相连。
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 (8)
1.一种阵列基板,包括衬底基板和呈矩阵排列多个像素单元,每个所述像素单元内均设置有第一电极和与所述第一电极互相绝缘的第二电极,所述第一电极包括多个第一电极条,其特征在于,所述第二电极包括水平电场产生部,所述水平电场产生部的上表面与所述第一电极条的上表面平齐,所述第一电极条和所述水平电场产生部在所述衬底基板上的正投影相交替,所述阵列基板包括绝缘条,所述绝缘条设置在所述水平电场产生部下方,以使得所述水平电场产生部与所述第一电极条平齐,所述阵列基板包括绝缘层,所述绝缘层覆盖所述第二电极所在的层,所述第一电极形成在所述绝缘层上。
2.根据权利要求1所述的阵列基板,其特征在于,所述第二电极还包括连接在相邻两个所述水平电场产生部之间的连接部,所述第一电极位于所述连接部上方,且所述连接部和所述水平电场产生部在所述衬底基板上共同形成的正投影为矩形。
3.根据权利要求1所述的阵列基板,其特征在于,所述第二电极还包括连接在相邻两个所述水平电场产生部的端部之间的连接部。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的阵列基板,其特征在于,所述第一电极为像素电极,所述第二电极为公共电极。
5.一种显示装置,所述显示装置包括阵列基板,其特征在于,所述阵列基板为权利要求1至4中任意一项所述的阵列基板。
6.一种阵列基板的制造方法,所述阵列基板包括衬底基板和呈矩阵排列的多个像素单元,其特征在于,所述阵列基板的制造方法包括:
形成包括第二电极的图形,其中所述第二电极包括水平电场产生部;
形成包括第一电极的图形,所述第一电极与所述第二电极互相绝缘,所述第一电极包括多个第一电极条,且所述第一电极条的上表面与所述水平电场产生部的上表面平齐,所述第一电极条与所述水平电场产生部在所述衬底基板上的正投影相交替;
所述制造方法还包括在形成所述第二电极之前进行的:形成包括绝缘条的图形,所述绝缘条的位置对应于所述水平电场产生部;
所述制造方法还包括在形成所述第二电极之后进行的:
形成绝缘层,所述绝缘层覆盖包括所述第二电极的衬底基板。
7.根据权利要求6所述的制造方法,其特征在于,形成所述第二电极的步骤还包括形成连接在相邻两个所述水平电场产生部之间的连接部,所述第一电极位于所述连接部上方,且所述连接部和所述水平电场产生部在所述阵列基板的衬底基板上共同形成的正投影为矩形。
8.根据权利要求6所述的制造方法,其特征在于,形成所述第二电极的步骤还包括形成连接在相邻两个所述水平电场的端部之间的连接部。
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