CN111443535A - 阵列基板及其液晶显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阵列基板及其液晶显示面板，阵列基板包括基底，基底具有若干阵列式排布的像素区域，每一像素区域包括：第一电极、第二电极、绝缘凸起与反射电极；其中，第二电极与第一电极之间适于形成电场，反射电极与第二电极之间也适于形成电场，第二电极包括狭缝电极，狭缝电极包括狭缝部以及位于相邻狭缝部之间的电极部，电极部至少包括第一条状部与第二条状部，第一条状部的延伸方向与第二条状部的延伸方向相交，每个电极部的第一条状部与第二条状部在弯折部连接；在基底所在平面的正投影上，第二电极的弯折部位于绝缘凸起内，反射电极位于绝缘凸起内。根据本发明的实施例，能利用环境光提升液晶显示面板的透过率、开口率。

Description

阵列基板及其液晶显示面板
技术领域
本发明涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种阵列基板及其液晶显示面板。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)具有体积小，功耗低，无辐射等特点，近年来得到迅速发展，在当前的平板显示器市场中占据主导地位。目前，TFT-LCD按照显示模式可以分为：扭曲向列(Twisted Nematic，TN)型、平面转换(In Plane Switching，IPS)型和高级超维场转换(Advanced SuperDimension Switch，ADS)型。其中，ADS模式液晶显示器因具备广视角、高开口率、高穿透率、高分辨率、响应速度快、低功耗、低色差等优点而得到广泛的应用，成为液晶显示领域的重要技术之一。
ADS模式显示的工作原理是利用狭缝电极产生多维电场，驱动液晶偏转。为防止被驱动的液晶分子为单畴模式，即液晶分子取向具有单一性，在不同角度观看时会存在色偏问题，相关技术中将狭缝电极的电极部设置成包括不同走向的条状电极，以形成多种方向的电场，进而驱动液晶分子多畴显示。
然而，电极部的弯折处由于多种电场叠加，附近液晶偏转会出现紊乱，形成驱动“真空区”，即液晶不能实现有效驱动，在像素内形成“显示死区”。这降低了液晶的透过率进而降低了液晶显示面板的对比度，在高亮度环境光的场景使用时会出现灰度和对比度不足的现象，严重影响了显示效果。
发明内容
本发明提供一种阵列基板及其液晶显示面板，以解决相关技术中的不足。
为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供一种阵列基板，包括基底，所述基底具有若干阵列式排布的像素区域，每一所述像素区域包括：
第一电极；
第二电极，位于所述第一电极远离所述基底的一侧；所述第二电极与所述第一电极之间适于形成电场，所述第二电极包括狭缝电极，所述狭缝电极包括狭缝部以及位于相邻所述狭缝部之间的电极部，所述电极部至少包括第一条状部与第二条状部，所述第一条状部的延伸方向与所述第二条状部的延伸方向相交，每个电极部的第一条状部与第二条状部在弯折部连接；
绝缘凸起，位于所述第二电极远离所述第一电极的一侧；所述第二电极的弯折部在所述基底所在平面的正投影位于所述绝缘凸起在所述基底所在平面的正投影内；
反射电极，位于所述绝缘凸起远离所述第二电极的一侧；所述反射电极与所述第二电极之间适于形成电场，所述反射电极在所述基底所在平面的正投影位于所述绝缘凸起在所述基底所在平面的正投影内。
可选地，所述反射电极与所述第一电极电连接。
可选地，所述第一电极为公共电极，所述第二电极为像素电极。
可选地，所述绝缘凸起沿行方向延伸，一行所述像素区域的所述第二电极的弯折部在所述基底所在平面的正投影位于所述绝缘凸起在所述基底所在平面的正投影内。
可选地，所述反射电极沿行方向延伸，所述反射电极在所述基底所在平面的正投影位于所述绝缘凸起在所述基底所在平面的正投影内。
可选地，各个所述像素区域的所述公共电极连接成一面电极。
可选地，所述绝缘凸起的介电常数介于20～30；和/或所述绝缘凸起的材料包括：TiO2纳米粒子、Ti2O5纳米粒子以及BaTiO3纳米粒子中的至少一种。
可选地，所述电极部的宽度范围包括：2μm～6μm；和/或所述狭缝部的宽度范围包括：2μm～8μm。
可选地，所述绝缘凸起的高度与所述液晶层的厚度之比范围包括：0.4～0.6。
可选地，在所述基底所在平面的正投影上，所述反射电极的同侧边缘与所述绝缘凸起的同侧边缘之间的间距范围包括：0.3μm～0.8μm。
本发明实施例的第二方面提供一种液晶显示面板，包括：彩膜基板、上述任一项所述的阵列基板、以及设置在所述彩膜基板与所述阵列基板之间的液晶层。
可选地，所述液晶层的材料为蓝相液晶。
本发明实施例的第三方面提供一种显示装置，包括：上述任一项所述的液晶显示面板。
根据本发明的上述实施例中，第二电极与第一电极之间适于形成电场，反射电极与第二电极之间也适于形成电场，使得液晶显示面板在显示灰度不为0的画面时，整个厚度液晶层内的液晶分子被诱导双折射，能够有效利用环境光提升液晶显示面板的透过率，提升液晶显示面板的开口率，还能根据环境光的强弱来自行调节透射光的强弱。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明一实施例示出的液晶显示面板的截面结构示意图；
图2是图1中的阵列基板的俯视结构示意图；
图3是图2中的阵列基板去除绝缘凸起与反射电极后的俯视结构示意图；
图4是沿着图2中的AA线的剖视图；
图5是图1中的液晶显示面板的驱动原理图；
图6是图1中的液晶显示面板在驱动时的背光源透光与环境光反光的原理图；
图7是透过率与驱动电压的关系图；
图8是根据本发明另一实施例示出的液晶显示面板的截面结构示意图；
图9是图8中的液晶显示面板在未被驱动时的背光源透光与环境光反光的原理图。
附图标记列表：
液晶显示面板1、2 彩膜基板11
阵列基板12 液晶层13
第一偏振片14 第二偏振片15
基底120 像素区域120a
第一电极121 第二电极122
狭缝电极123 狭缝部123a
电极部123b 第一条状部124a
第二条状部124b 弯折部124c
绝缘凸起125 反射电极126
间距D
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据本发明一实施例示出的液晶显示面板的截面结构示意图。图2是图1中的阵列基板的俯视结构示意图。图3是图2中的阵列基板去除绝缘凸起与反射电极后的俯视结构示意图。图4是沿着图2中的AA线的剖视图。
参照图1至图4所示，液晶显示面板1，包括：
彩膜基板11；
阵列基板12；
液晶层13，设置在彩膜基板11与阵列基板12之间；
第一偏振片14，设置在彩膜基板11远离液晶层13的一侧；
第二偏振片15，设置在阵列基板12远离液晶层13的一侧。
液晶层13的材料可以为向列相(Nematic)液晶。为了保证图像正常显示，彩膜基板11朝向液晶层13的一侧可以设置第一配向层(未图示)，阵列基板12朝向液晶层13的一侧可以设置第二配向层(未图示)，第一配向层与第二配向层用于使液晶分子具有初始的偏转角度。
第二偏振片15远离阵列基板12的一侧可以设置背光源(未图示)。第一偏振片14与第二偏振片15的偏振方向可以垂直，用于选择背光源的光线通过液晶显示面板1。
一些实施例中，第一偏振片14和/或第二偏振片15可以替换为其它能使实现光线偏振的结构。
参照图2至图4所示，阵列基板12包括基底120，基底120具有若干阵列式排布的像素区域120a，每一像素区域120a包括：
第一电极121；
第二电极122，位于第一电极121远离基底120的一侧；第二电极122与第一电极121之间适于形成电场，第二电极122包括狭缝电极123，狭缝电极123包括狭缝部123a以及位于相邻狭缝部123a之间的电极部123b，电极部123b至少包括第一条状部124a与第二条状部124b，第一条状部124a的延伸方向与第二条状部124b的延伸方向相交，每个电极部123b的第一条状部124a与第二条状部124b在弯折部124c连接；
绝缘凸起125，位于第二电极122远离第一电极121的一侧；第二电极122的弯折部124c在基底120所在平面的正投影位于绝缘凸起125在基底120所在平面的正投影内；
反射电极126，位于绝缘凸起125远离第二电极122的一侧；反射电极126与第二电极122之间适于形成电场，反射电极126在基底120所在平面的正投影位于绝缘凸起125在基底120所在平面的正投影内。
基底120可以为硬质基底，例如玻璃，也可以为软质基底，例如聚酰亚胺。基底120表面可以设置若干条沿行方向延伸的扫描线以及若干条沿列方向延伸的数据线，每条扫描线与每条数据线的交叉区域限定了一个像素区域120a。每个像素区域120a具有一晶体管。晶体管的源极连接数据线，漏极连接像素电极，栅极连接扫描线。
需要说明的是，本申请的实施例中的“行”是指平行扫描线的延伸方向。
本实施例中，第一电极121为公共电极，第二电极122为像素电极，两者之间可以采用绝缘层电绝缘。公共电极与像素电极之间适于形成电场，以驱动液晶分子旋转。其它实施例中，第一电极121也可以为像素电极，第二电极122为公共电极。
本实施例中，各个像素区域120a的公共电极连接成一面电极。其它实施例中，各个像素区域120a的公共电极也可以为狭缝电极。
本实施例中，像素电极采用具有双畴结构的电极部123b，可以防止液晶显示面板1在显示时的色偏问题。电极部123b的宽度范围可以包括：2μm～6μm。电极部123b的宽度是指：在垂直电极部123b延伸方向上，电极部123b的宽窄尺寸。狭缝部123a的宽度范围可以包括：2μm～8μm。狭缝部123a的宽度是指：在垂直狭缝部123a延伸方向上，狭缝部123a的宽窄尺寸。
需要说明的是，本申请实施例中的“范围包括”是指包括两个端点值。
图2与图3所示实施例中，每个狭缝电极123的电极部123b具有五个，其它实施例中，电极部123b的数目还可以为一个、两个等其它数目。当电极部123b的数目具有两个及其以上时，一个狭缝电极123中，各个电极部123b的第一条状部124a可以相互平行，各个电极部123b的第二条状部124b可以相互平行。一个狭缝电极123中，各个电极部123b的折线部124c上方的绝缘凸起125优选连接在一起，以将各个电极部123b的折线部124c上方的反射电极126连接在一起，便于对反射电极126施加电压。
此外，一些实施例中，电极部123b还可以包括第三条状部、……第N条状部，N≥3，第N条状部的延伸方向与第N-1条状部的延伸方向相交，每个电极部123b的第M条状部与第M-1条状部在弯折部124c连接，M为【2，N】中的任一正整数。一个电极部123b的各个弯折部124c上方的绝缘凸起125不连接在一起，但一个电极部123b的各个弯折部124c上方的反射电极126可以连接在一起，便于对反射电极126施加电压。
反射电极126的材料可以为金属，例如铝、银等。
反射电极126与第二电极122之间也可以形成电场，以驱动第二电极122远离基底120一侧的液晶旋转，从而增加驱动纵深，在一定程度上降低液晶显示面板1的驱动电压。
一些实施例中，反射电极126可以与第一电极121电连接，以简化驱动电路。一些实施例中，反射电极126也可以由驱动电路提供额外的驱动电压。
参照图2所示，反射电极126的同侧边缘与绝缘凸起125的同侧边缘之间的间距D范围可以包括：0.3μm～0.8μm。换言之，反射电极126的同侧边缘与绝缘凸起125的同侧边缘不对齐，好处在于：可防止反射电极126的尖端放电、避免电场过于密集。
绝缘凸起125用于电绝缘反射电极126与第二电极122。绝缘凸起125的高度与液晶层13的厚度之比范围可以包括：0.4～0.6，以增加液晶的驱动纵深。
绝缘凸起125优选采用高介电常数的材料，例如介电常数介于20～30。好处在于：可使电势降不消耗在绝缘凸起125上，全部用在液晶分子的偏转上，有利于进一步降低驱动电压，节省能耗。
值得说明的是，本申请实施例中的“介于”是指包括两个端点值。
具体地，可在透明聚合物中加入纳米粒子以实现高介电常数。透明聚合物可以为聚酰亚胺等。纳米粒子可以包括：TiO2纳米粒子、Ti2O5纳米粒子以及BaTiO3纳米粒子中的至少一种。绝缘凸起125中，纳米粒子的质量百分比可以为30％～40％。
由于液晶显示面板1的显示驱动方式为行扫描，即一条扫描线同时打开一行像素的晶体管，因而，位于同行的像素区域120a中，各个第二电极122的弯折部124c上方的反射电极126可以同步施加同一固定电压。如此，图2与图3所示实施例中，绝缘凸起125与反射电极126可以沿行方向延伸，一行像素区域120a的第二电极122的弯折部124c在基底120所在平面的正投影位于绝缘凸起125在基底120所在平面的正投影内，反射电极126在基底120所在平面的正投影位于绝缘凸起125在基底120所在平面的正投影内。换言之，位于同行的像素区域120a中，各个第二电极122的弯折部124c上方的绝缘凸起125可以连接在一起，位于同行的像素区域120a中，各个第二电极122的弯折部124c上方的反射电极126可以连接在一起。
图5是图1中的液晶显示面板的驱动原理图。图6是图1中的液晶显示面板在驱动时的背光源透光与环境光反光的原理图。参照图5所示，在显示灰度不为0的画面时，第一电极121被施加0V，第二电极122(狭缝电极123的电极部123b)被施加驱动电压，反射电极126被施加0V(反射电极126连接第一电极121时)或其它固定电压(反射电极126不连接第一电极121时)。参照图5、图6与图3所示，第一电极121与第二电极122之间形成电场E1，非弯折部124c附近的液晶分子被水平和狭缝电极123边缘的倾斜电场诱导实现类似于共面转换的显示模式，从而实现较高的透过率和较宽的视角对比度。反射电极126与第二电极122之间形成电场E2，使弯折部124c附近的液晶分子偏转，背光源透过第二偏振片15形成的偏振光依然能够通过该区域。
当环境光照射到上述被驱动的液晶显示面板1时，先通第一偏振片14得到线偏振光，由于整个厚度液晶层13内的液晶分子被诱导双折射，因而线偏振光经过液晶层13后全部形成双折射光，双折射光被反射电极126反射后能够通过第一偏振片14进入外界。换言之，本实施例的液晶显示面板1能够有效利用环境光提升液晶显示面板1的透过率，从而提升了液晶显示面板1的开口率(有效显示面积占显示区域总面积的百分比)。
当环境光的光强较大时，液晶显示面板1的显示亮度与环境光的光强对比度要求较高，否则会出现显示不明显的情况。由于本实施例的液晶显示面板1可利用反射电极126反射环境光增加显示亮度，因而，液晶显示面板1在提升开口率的同时，还能根据环境光的强弱来自行调节透射光的强弱。
在第一电极121被施加0V，第二电极122被施加驱动电压，反射电极126被施加0V(反射电极126连接第一电极121时)的情况下：当绝缘凸起125的高度为液晶层13的厚度的1/2时，环境光与反射光、背光源与透射光能实现相同的光程差，能够在同一驱动电压下实现最大透过率。为验证上述结论，图7提供了透过率与驱动电压的关系图。可以看出，当绝缘凸起125的高度为液晶层13的厚度的1/2时，在驱动电压为30V时，反射光的光强/环境光的光强、透射光的光强/背光源的光强都为最大，即实现了最大透过率。
图8是根据本发明另一实施例示出的液晶显示面板的截面结构示意图。参照图8所示，本实施例的液晶显示面板2与图1至图7中实施例的液晶显示面板1大致相同，区别仅在于：液晶层13的材料为蓝相液晶。
不同于向列相液晶在不施加驱动电压时表现为各向异性介质，蓝相液晶在不施加驱动电压时表现为各向同性介质，因而液晶显示面板2中，可以省略第一配向层与第二配向层。
此外，各向同性的介质对光线的折射不存在“选择性”，因而液晶显示面板2在不同的视角观察都具有良好的暗态。图9是图8中的液晶显示面板在未被驱动时的背光源透光与环境光反光的原理图。参照图8与图9所示，在显示灰度为0的画面时，第一电极121、第二电极122以及反射电极126都被施加0V，蓝相液晶呈现各向同性。良好暗态是因为：环境光通过第一偏振片14得到线偏振光，若线偏振光以布鲁斯特角入射反射电极126时，反射后的线偏振光旋转90°可被第一偏振片14完全吸收，无法出射；若线偏振光以非布鲁斯特角入射反射电极126时，反射后的线偏振光会变为椭圆偏振光，可大部分被第一偏振片14吸收，出射较少。可见，液晶显示面板2能根据环境光的强弱来自行调节透射光的强弱。
当对蓝相液晶施加驱动电压后其会发生科尔效应，表现为各向异性介质，线偏振光在通过科尔效应后的蓝相液晶后会发生双折射现象。因而在显示灰度不为0的画面时，液晶显示面板2的驱动方式及原理与液晶显示面板1的驱动方式及原理相同。
由于蓝相液晶的科尔效应具有ms级的响应速度，因而液晶显示面板2的响应速度快于液晶显示面板1的响应速度。
一些实施例中，液晶显示面板1、2中的阵列基板12也可以作为半成品生产与销售。
基于上述液晶显示面板1、2，本发明一实施例还提供一种包括上述任一种液晶显示面板1、2的显示装置。显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括基底，所述基底具有若干阵列式排布的像素区域，每一所述像素区域包括：
第一电极；
第二电极，位于所述第一电极远离所述基底的一侧；所述第二电极与所述第一电极之间适于形成电场，所述第二电极包括狭缝电极，所述狭缝电极包括狭缝部以及位于相邻所述狭缝部之间的电极部，所述电极部至少包括第一条状部与第二条状部，所述第一条状部的延伸方向与所述第二条状部的延伸方向相交，每个电极部的第一条状部与第二条状部在弯折部连接；
绝缘凸起，位于所述第二电极远离所述第一电极的一侧；所述第二电极的弯折部在所述基底所在平面的正投影位于所述绝缘凸起在所述基底所在平面的正投影内；
反射电极，位于所述绝缘凸起远离所述第二电极的一侧；所述反射电极与所述第二电极之间适于形成电场，所述反射电极在所述基底所在平面的正投影位于所述绝缘凸起在所述基底所在平面的正投影内。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述反射电极与所述第一电极电连接。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述绝缘凸起沿行方向延伸，一行所述像素区域的所述第二电极的弯折部在所述基底所在平面的正投影位于所述绝缘凸起在所述基底所在平面的正投影内。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述反射电极沿行方向延伸，所述反射电极在所述基底所在平面的正投影位于所述绝缘凸起在所述基底所在平面的正投影内。
5.根据权利要求1或2所述的阵列基板，其特征在于，所述第一电极为公共电极，所述第二电极为像素电极。
6.根据权利要求5所述的阵列基板，其特征在于，各个所述像素区域的所述公共电极连接成一面电极。
7.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述绝缘凸起的介电常数介于20～30；和/或所述绝缘凸起的材料包括：TiO2纳米粒子、Ti2O5纳米粒子以及BaTiO3纳米粒子中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述电极部的宽度范围包括：2μm～6μm；和/或所述狭缝部的宽度范围包括：2μm～8μm。
9.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述绝缘凸起的高度与所述液晶层的厚度之比范围包括：0.4～0.6。
10.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，在所述基底所在平面的正投影上，所述反射电极的同侧边缘与所述绝缘凸起的同侧边缘之间的间距范围包括：0.3μm～0.8μm。
11.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：彩膜基板、权利要求1至10任一项所述的阵列基板、以及设置在所述彩膜基板与所述阵列基板之间的液晶层。
12.根据权利要求11所述的液晶显示面板，其特征在于，所述液晶层的材料为蓝相液晶。
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