CN105223740A - 阵列基板及其制造方法、液晶显示面板 - Google Patents

阵列基板及其制造方法、液晶显示面板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了阵列基板及其制造方法、液晶显示面板，其中，该阵列基板包括：第一材料层和形成在第一材料层上的第一导电层，其中，第一材料层中未被第一导电层遮挡的区域沿厚度方向被全部或部分刻蚀掉。该阵列基板能够使得液晶盒的有效厚度得以增大，从而提高面板的透过率，同时还能够保证包含该阵列基板的液晶显示面板的响应时间不会增大。

Description

阵列基板及其制造方法、液晶显示面板
技术领域
本发明涉及液晶成像技术领域，具体地说，涉及阵列基板及其制造方法、液晶显示面板。
背景技术
液晶显示器具有低辐射、体积小以及低能耗等优点，其已经逐渐取代传统的阴极射线管显示器而被广泛地应用在平板电视、个人电脑以及移动显示面板等产品上。
对于液晶显示面板来说，提高液晶显示面板的透过率可以很大程度上提高背光的利用率。由于整个液晶显示器的功耗绝大部分是背光能耗，因此提高背光利用率有助于降低背光能耗，进而降低整个液晶显示器的功耗。
除各层材料的透过率以及像素的开口率等因素外，液晶盒厚度也同样能够影响液晶显示面板的透过率。图1示出了液晶显示面板的透过率Tr与液晶盒厚度(CellGap)的关系曲线图。从图1中可以看出，液晶盒厚度的增加有助于提高透过率Tr。
图2示出了液晶显示面板的响应时间RT与液晶盒厚度(CellGap)的关系曲线图。从图2中可以看出，随着液晶盒厚度的增大，液晶显示面板的响应时间RT也随之增大。这是因为随着液晶盒厚度的增大，远离电极处的电场变弱，这也就导致该远离电场处的液晶产生所需要的偏转角的时间相应增加，同时，该远离电场处的液晶回复的时间也相应增加。
发明内容
现有的液晶显示面板通过增大液晶盒的厚度来提高透过率TR，然而液晶盒厚度的增大会导致液晶显示面板响应时间RT的增大，从而影响面板的成像品质。为解决上述问题，本发明在一个实施例中首先提供了一种新的阵列基板，所述阵列基板包括：第一材料层和形成在所述第一材料层上的第一导电层，其中，所述第一材料层中未被所述第一导电层遮挡的区域沿厚度方向被全部或部分刻蚀掉。
根据本发明的一个实施例，所述阵列基板还包括第二导电层，所述第一材料层形成在所述第二导电层上。
根据本发明的一个实施例，所述第一材料层包括多个子材料层。
根据本发明的一个实施例，
所述第一材料层是利用与所述第一导电层相匹配的光罩刻蚀得到的；或，
所述第一材料层是利用所述第一导电层作为光罩刻蚀得到的。
本发明还提供了一种液晶显示面板，所述液晶显示面板包括如上任一项所述的阵列基板。
本发明还提供了一种制造阵列基板的方法，所述方法包括：
形成第一材料层，并在所述第一材料层上形成第一导电层；
对所述第一材料层进行刻蚀，以将所述第一材料层中未被所述第一导电层遮挡的区域沿厚度方向全部或部分刻蚀掉。
根据本发明的一个实施例，所述方法在形成第一材料层之前，还形成第二导电层，所述第一材料层直接或间接地形成在所述第二导电层上。
根据本发明的一个实施例，在所述方法中，
利用具有预设图案的光罩对所述第一材料层进行刻蚀；或，
通过将所述第一导电层作为光罩来对所述第一材料进行刻蚀。
本发明还提供了一种制造阵列基板的方法，所述方法包括：
形成第一材料层，并对所述第一材料层进行刻蚀，以使得所述第一材料层形成预设图案；
在所述预设图案上形成第一导电层。
根据本发明的一个实施例，所述方法在形成第一材料层之前，还形成第二导电层，所述第一材料层直接或间接地形成在所述第二导电层上。
本发明所提供的阵列基板能够使得液晶盒的有效厚度得以增大，从而提高面板的透过率Tr。同时，由于使得液晶盒的有效厚度增大的区域位于像素电极的侧下方且靠近像素电极的位置处。由于像素电极的下方和侧向具有强大的电场，因此该区域处的液晶分子能够在电场的作用下很快地发生偏转，这也就使得该液晶显示面板的响应时间RT不会增大。
此外，利用本发明所提供提高液晶显示面板透过率的原理，在生产液晶显示面板时，还可以在保证透过率的情况下，适当地减小阵列基板与CF基板之间的距离，这样有助于减小液晶盒的厚度，进而使得液晶显示面板的响应时间RT也得以减小。同时，减小液晶盒的厚度还能够减小大视角观看时相邻亚像素的斜向漏光，从而改善液晶显示面板的大视角色偏问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是液晶显示面板的透过率与液晶盒厚度的关系曲线图；
图2是液晶显示面板的响应时间与液晶盒厚度的关系曲线图；
图3是现有的FFS型液晶显示面板的结构示意图；
图4是现有的FFS型液晶显示面板中相邻亚像素交界点的倾斜入射光线发生混色的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的FFS型液晶显示面板的结构示意图；
图6是根据本发明另一个实施例的FFS型液晶显示面板的结构示意图；
图7是现有的IPS型液晶显示面板的结构示意图；
图8是根据本发明一个实施例的IPS型液晶显示面板的结构示意图；
图9是根据本发明另一个实施例的IPS型液晶显示面板的结构示意图；
图10是根据本发明一个实施例的FFS型液晶显示面板相邻亚像素交界位置处的结构示意图；
图11是根据本发明另一个实施例的FFS型液晶显示面板相邻亚像素交界位置处的结构示意图。。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
现有的液晶显示面板通过提高液晶盒的厚度来增大面板的透过率Tr，然而，液晶盒厚度的增大将使得液晶显示面板的响应时间RT增大。
为了解决上述问题，本发明提供了一种新的阵列基板以及包含该阵列基板的液晶显示面板。在本发明所提供的阵列基板中，作为像素电极的第一导电层形成在第一材料层上。其中，第一材料层中未被第一导电层遮挡的区域沿厚度方向被全部或部分刻蚀掉。阵列基板的这种结构能够增大液晶盒的有效厚度，从而在不增大液晶显示面板响应时间RT的情况下有效提高液晶显示面板的透过率Tr。
本发明所提供的阵列基板可以应用在诸如FFS型以及IPS型等不同类型的液晶显示面板中。以下分别以FFS型液晶显示面板和IPS型液晶显示面板为例，来对本发明的目的、原理以及优点作进一步地阐述。
实施例一：
图3示出了现有的FFS型液晶显示面板的结构示意图。
如图3所示，现有的液晶显示面板包括：阵列基板、液晶盒306和CF基板。其中，阵列基板包括：下基板301、第一绝缘层302、公共电极303、第二绝缘层304和像素电极305。CF基板包括彩色滤光片307和玻璃基板308。其中，像素电极305形成在第二绝缘层304上。对于液晶盒306来说，其厚度为彩色滤光片307与第二绝缘层304之间的距离d。对于现有的FFS型液晶显示面板来说，液晶盒的厚度d也就是其有效厚度。下基板301中包含有透光衬板、绝缘隔离层以及非开口区的扫描线和/或数据线等结构，其中，透光衬板可以由玻璃或树脂等材料构成。
图4示出了现有的FFS型液晶显示面板中相邻亚像素的交界点处倾斜入射光线发生混色的示意图，图4还示意性地示出了亚像素的交界区/边缘区。
如图4所示，彩色滤光片307包括：平坦层307a、色阻层307b和黑矩阵307c。当一个亚像素开启而其相邻的亚像素关闭时，开启的亚像素的电压会在一定程度上影响这两个相邻的亚像素之间液晶的转动。为了简化模型，在不考虑相邻亚像素之间数据线对光线的部分阻挡作用的情况下，两个相邻亚像素的交界点的倾斜入射光线发生混色的临界角θ近似可以根据如下表达式计算得到：
t a n θ = L B M 2 ( T P R + T O C + d ) - - - ( 1 )
其中，LBM表示黑矩阵的宽幅，TPR表示色阻层的厚度，TOC表示平坦层的厚度，d表示液晶盒的厚度。
现有的液晶显示面板通过提高液晶盒306的厚度来增大面板的透过率Tr，然而，液晶盒厚度的增大也同样会使得液晶显示面板的响应时间RT增大。同时，结合表达式(1)可以看出，在不改变液晶显示面板的其他结构的情况下，增大液晶盒厚度还会使得混色临界角θ减小。而混色临界角θ的减小将使得液晶显示面板的斜视漏光问题加剧。
为了解决上述问题，本实施例提供了一种新的FFS型液晶显示面板，图5示出了该液晶显示面板的结构示意图，其中，图5还示意性地示出了像素透过区/像素中心区。
如图5所示，与图3所示的液晶显示面板类似，本实施例所提供的液晶显示面板包括：阵列基板、液晶盒506和CF基板。其中，阵列基板包括：下基板501、第二材料层502、第二导电层503、第一材料层504和第一导电层505。其中，第一材料层504形成在第一导电层505与第二导电层503之间，其使得第一导电层505与第二导电层503之间能够保持绝缘隔离。
在本实施例所提供的FFS型液晶显示面板中，第一导电层505形成像素电极，第二导电层503形成公共电极，这两个导电层均采用ITO薄膜实现。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，第一导电层和/或第二导电层还可以采用其他合理的材料来实现，本发明不限于此。
为了提高液晶显示面板的透过率，如图5所示，在本实施例所提供的液晶显示面板中，第一材料层504中未被第一导电层505遮挡的区域沿厚度方向被全部刻蚀掉。这样，液晶盒的有效厚度d'可以根据以下表达式计算得到：
d'＝d+T1(2)
其中，T1表示第一材料层504的厚度。
本实施例中，第一材料层504为SiNx层。当然，在本发明的其他实施例中，第一材料层504还可以由其他合理材料来实现，本发明不限于此。同时，在本发明的不同实施例中，第一材料层504和/或第二材料层502既可以为单层结构，也可以为由相同材料或不同材料构成的多层结构(即第一材料层和/或第二材料层包括多个子材料层)，本发明同样不限于此。
本实施例还提供了一种制造上述阵列基板的方法。
在本实施例所提供的阵列基板制造方法中，在第二材料层502上形成第二导电层503(即公共电极)后，再在第二导电层503上形成第一材料层504。随后对第一材料层504进行刻蚀，以使得第一材料层504形成预设图案。该预设图案为与第一导电层505(即像素电极)相匹配(例如相同)的图案。在对第一材料层504刻蚀完成后，在得到的预设图案上形成第一导电层，从而得到所需要的阵列基板。
本实施例中，优选地采用光刻的方式来对第一材料层504进行刻蚀。在对第一材料层504进行刻蚀时，采用具有预设图案的光罩来进行刻蚀。当然，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理方式(例如湿刻等)来对第一材料层504进行刻蚀，本发明不限于此。
此外，在本发明的其他实施例中，在制造上述阵列基板时，还可以在形成第一材料层504后，再在第一材料层504上形成第一导电层506。随后利用具有预设图案的光罩来对第一材料层504进行刻蚀，从而将第一材料层504中未被第一导电层506遮挡的区域沿厚度方向全部刻蚀掉，由此得到所需要的阵列基板。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以利用第一材料层504本身的结构充当光罩来对第一材料层进行刻蚀，本发明不限于此。同时，如图6所示，在本发明的其他实施例中，还可以沿厚度方向仅刻蚀掉部分未被第一导电层506遮挡的第一材料层504，这同样能够增大液晶盒的有效厚度。
实施例二：
图7示出了现有的IPS型液晶显示面板的结构示意图。
如图7所示，现有的液晶显示面板包括：阵列基板、液晶盒704和CF基板。其中，阵列基板包括：下基板701、绝缘层702和电极层703。CF基板包括彩色滤光片705和玻璃基板706。其中，电极层703形成在绝缘层702上。对于液晶盒704来说，其厚度为彩色滤光片705与绝缘层702之间的距离d。对于现有的IPS型液晶显示面板，液晶盒的厚度d也就是其有效厚度。
现有的液晶显示面板通过提高液晶盒704的厚度来增大面板的透过率Tr，然而，液晶盒厚度的增大也同样使得液晶显示面板的响应时间RT增大。同时，结合实施例一中的表达式(1)可以看出，在不改变液晶显示面板的其他结构的情况下，增大液晶盒厚度还会使得混色临界角θ减小。而混色临界角θ的减小将使得液晶显示面板的斜视漏光问题加剧。
为了解决上述问题，本实施例提供了一种新的IPS型液晶显示面板，图8示出了该液晶显示面板的结构示意图。
如图8所示，本实施例所提供的液晶显示面板包括：阵列基板、液晶盒804和CF基板。其中，阵列基板包括：下基板801、第一材料层802和第一导电层803。其中，第一材料层802形成在第一导电层803与下基板801之间。
在本实施例所提供的IPS型液晶显示面板中，第一导电层803构成像素电极层以及公共电极，其采用ITO薄膜实现。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，第一导电层还可以采用其他合理的材料来实现，本发明不限于此。
为了提高液晶显示面板的透过率，如图8所示，在本实施例所提供的液晶显示面板中，第一材料层802中未被第一导电层803遮挡的区域沿其厚度方向被全部刻蚀掉。这样，液晶盒的有效厚度d'也就变为d+T1。其中，T1表示第一材料层802的厚度。
本实施例中，第一材料层802为SiNx层。当然，在本发明的其他实施例中，第一材料层802还可以由其他合理材料来实现，本发明不限于此。同时，在本发明的不同实施例中，第一材料层802既可以为单层结构，也可以为由相同材料或不同材料构成的多层结构(即第一材料层包括多个子材料层)，本发明同样不限于此。
此外，需要指出的是，在本发明的其他实施例中，为了进一步增大液晶盒804的有效厚度，当IPS液晶显示面板的像素电极或公共电极下存在平坦层时，所刻蚀的第一材料层还可以包含部分平坦层，本发明同样不限于此。
本实施例还提供了一种制造上述阵列基板的方法。
在本实施例所提供的阵列基板制造方法中，在下基板801上形成第一材料层802后，对第一材料层802进行刻蚀，以使得第一材料层802形成预设图案。该预设图案优选地为与第一导电层803相同的图案。在对第一材料层802刻蚀完成后，在得到的预设图案上形成第一导电层803，从而得到所需要的阵列基板。
本实施例中，优选地采用光刻的方式来对第一材料层802进行刻蚀。在对第一材料层802进行刻蚀时，采用具有预设图案的光罩来进行刻蚀。当然，在本发明的其他实施例中，还可以采用其他合理方式(例如湿刻等)来对第一材料层802进行刻蚀，本发明不限于此。
当然，在本发明的其他实施例中，在制造上述阵列基板时，还可以在形成第一材料层802后，再在第一材料层802上形成第一导电层803。随后利用具有预设图案的光罩来对第一材料层802进行刻蚀，从而将第一材料层802中未被第一导电层803遮挡的区域沿厚度方向全部刻蚀掉，由此得到所需要的阵列基板。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以利用第一导电层803本身的结构充当光罩来对第一材料层802进行刻蚀，本发明不限于此。同时，如图9所示，在本发明的其他实施例中，还可以沿厚度方向仅刻蚀掉部分未被第一导电层803覆盖的第一材料层802，这同样能够增大液晶盒的有效厚度。
从上述描述中可以看出，本发明所提供的阵列基板能够使得液晶盒的有效厚度得以增大，从而提高面板的透过率Tr。同时，由于使得液晶盒的有效厚度增大的区域位于像素电极的侧下方且靠近像素电极的位置处，而像素电极的下方和侧向具有强大的电场，因此该区域处的液晶分子能够在电场的作用下很快地发生偏转，这也就使得该液晶显示面板的响应时间RT不会增大。
此外，利用本发明所提供的提高液晶显示面板透过率Tr的原理，在生产液晶显示面板时，还可以在保证透过率Tr的情况下，适当地减小阵列基板与CF基板之间的距离，这样有助于减小液晶盒的厚度，进而使得液晶显示面板的响应时间RT也得以减小。同时，结合表达式(1)可以知道，减小液晶盒的厚度还能够增大相邻亚像素的混色临界角θ，从而减小相邻亚像素的斜向漏光，进而改善液晶显示面板的大视角色偏问题。
具体地，根据图10所示出阵列基板中相邻亚像素交界位置处的结构示意图可知，本发明所提供的阵列基板黑矩阵所对应位置处的第一材料层504未被刻蚀，此处液晶盒的有效厚度仍然为彩色滤光片507到第一材料层504的距离d。由于本发明所提供的阵列基板各个像素开口区处液晶盒的有效厚度(即彩色滤光片507到第二导电层503的距离)d'要大于黑矩阵509所对应位置处液晶盒的有效厚度(即彩色滤光片507到第一材料层504的距离)d，这样整个面板的透过率Tr也就得到提高，响应时间RT得到降低。由于像素开口区出液晶盒的有效厚度增大，因此在满足透过率Tr和响应时间RT设计要求的情况下，可以通过适当减小黑矩阵509位置处液晶盒的有效厚度d来增大混色临界角θ，这样也就改善了相邻亚像素间的漏光问题以及液晶显示面板的大视角色偏问题。
需要指出的是，在本发明的其他实施例中，如图11所示，相邻亚像素之间黑矩阵509所对应位置处的第一材料层504也可以被部分刻蚀，这样也将有助于增大相邻亚像素交界位置处的电场分布，本发明不限于此。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括：第一材料层和形成在所述第一材料层上的第一导电层，其中，所述第一材料层中未被所述第一导电层遮挡的区域沿厚度方向被全部或部分刻蚀掉。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括第二导电层，所述第一材料层形成在所述第二导电层上。
3.如权利要求1或2所述的阵列基板，其特征在于，所述第一材料层包括多个子材料层。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述第一材料层是利用与所述第一导电层相匹配的光罩刻蚀得到的；或，
所述第一材料层是利用所述第一导电层作为光罩刻蚀得到的。
5.一种液晶显示面板，其特征在于，所述液晶显示面板包括如权利要求1～4中任一项所述的阵列基板。
6.一种制造阵列基板的方法，其特征在于，所述方法包括：
形成第一材料层，并在所述第一材料层上形成第一导电层；
对所述第一材料层进行刻蚀，以将所述第一材料层中未被所述第一导电层遮挡的区域沿厚度方向全部或部分刻蚀掉。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法在形成第一材料层之前，还形成第二导电层，所述第一材料层直接或间接地形成在所述第二导电层上。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述方法中，
利用具有预设图案的光罩对所述第一材料层进行刻蚀；或，
通过将所述第一导电层作为光罩来对所述第一材料进行刻蚀。
9.一种制造阵列基板的方法，其特征在于，所述方法包括：
形成第一材料层，并对所述第一材料层进行刻蚀，以使得所述第一材料层形成预设图案；
在所述预设图案上形成第一导电层。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法在形成第一材料层之前，还形成第二导电层，所述第一材料层直接或间接地形成在所述第二导电层上。
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