CN1197047C - 显示面板和显示设备 - Google Patents

Abstract

在平面内切换模式的液晶显示面板100的每个象素区内，使象素电极18具有双层结构，包括与信号线15同一层的下象素电极21和与公共电极17同一层的上象素电极22。另外下象素电极21的电极部分比上象素电极22更靠近信号线15。信号线15、栅线16和公共电极17以重叠的方式设置。

Description

显示面板和显示设备

所属技术领域

本发明涉及一种显示面板和显示设备，其中光学显示元件例如液晶是通过沿着基板表面的方向平面内切换而驱动的。

背景技术

在个人计算机或其它各种监视器中，以液晶显示器作为显示设备的普及方面已经取得了明显的进展。这种液晶显示器一般是按照以下的方式形成的，即作为平面光源用于照明的背光被设置在液晶面板的背面侧，具有一定面积的液晶表面被辐射以具有整体均匀的亮度，因此使得在液晶面板的液晶表面上形成的影像可见。液晶面板具有的结构中驱动电压被施加至填充在两个玻璃基板之间的液晶上，来驱动液晶。在液晶面板中，按照上述方式驱动液晶来改变液晶(分子)的取向。因此，透射光的极化被控制，由此显示了所需的影像。

迄今为止，在如此形成的液晶面板结构中，用于驱动液晶的电极被分别设置在两个玻璃基板的一块和另一块上，在两个玻璃基板彼此连接的方向上产生电场，即在近似于垂直玻璃基板的基板表面的方向产生电场，由此驱动液晶。

但是，在上述系统的液晶面板中，其视角是窄的。作为改善视角的技术，已经发现了平面内切换(IPS：横向电场)。它是这样一种技术，其中驱动电压被施加至只设置在两个玻璃基板之中的一块基板上的电极上，在沿着基板表面的水平方向(横向)产生电场，由此驱动液晶。

图7和8表示传统IPS模式的液晶面板的线路结构。该液晶面板以这样一种方式形成，即液晶层3填充有液晶，绝缘层4A和4B插入玻璃基板1和2之间，绝缘层4A和4B设有薄膜晶体管(TFT)9，该TFT9上沉积有信号线5、栅线6、公共电极7、象素电极8、多孔硅层等。

如图8所示，信号线5和栅线6以矩阵形式排列。象素区由围绕着它的两个彼此相邻的信号线5和两个彼此相邻的栅线6来限定。

公共电极7沿着位于每一个象素区两侧的每一个信号线5设置。另外，象素电极8设置在两个公共电极7之间的中间位置，象素电极8的一端连接至TFT9。

对于如此形成的液晶面板，在每一个象素区内，通过TFT9的操作在公共电极7和象素电极8之间施加电压，产生横向电场，因此驱动液晶进行所需的显示。

但是，在上述传统的IPS模式液晶面板中，存在以下问题。

首先，液晶的驱动起初是通过公共电极7和象素电极8之间的电场来进行的。但是，如果在信号线5和象素电极8之间产生电场，并且液晶被其感应而移动，那么会产生串扰。因此，迄今为止，通过加宽公共电极7的宽度，公共电极7被设定为发挥屏蔽效应，从而使得电场的感应不会从信号线5延伸至象素电极8。但是，这导致了作为孔径X与象素区比例的孔径比例的降低。

另外，当信号线5和公共电极7之间的距离d小时，加载至信号线5的电容就变大，这使得显示区内的液晶不能被均匀驱动。因此，需要使得距离d变大。但是，距离d的变大也导致了孔径比例的降低。另外，为了防止依赖于视角串扰的，即防止信号线5和公共电极7之间的切换依赖于相对液晶面板的角度(视角)(图7中的箭头)的现象，迄今为止，覆盖信号线5的黑色基质10需要变宽。但是，黑色基质的这种加宽也会导致孔径比例的降低，另外，在玻璃基板1和2对准方面也需要高度的精确性。

尤其是，随着近年来液晶面板的清晰度更高，每一个象素区被减小。因此，当因为上述的各种原因而妨碍了孔径比例的改善时，也就妨碍了液晶面板的清晰度向更高发展。

发明概述

本发明是鉴于上述技术问题而作出的。本发明的目的是提供一种显示面板和显示设备，它们能够提高象素区域的孔径比例。

为了实现上述目的，在努力研究的结果下，本发明的发明人发现了如图9所示的方法，其中公共电极7’被设置在紧邻信号线5之上。如果采用了这种结构，来自信号线5的电场作用在紧邻信号线5之上的最近的公共电极7’上。因此，公共电极7’发挥了屏蔽效应，象素电极8基本不会因该电场而感应。但是，公共电极7’的宽度需要加宽，如图9中点划线所示，以确保公共电极7’的屏蔽效应。因此，孔径比例降低。根据上述讨论，这种方法不被认为是解决上述问题的有效方法。

考虑到以上观点，本发明作了进一步的研究。本发明的显示面板包括：设置在栅线和信号线之上的公共电极，其间插有绝缘层；象素电极，每一个都设置在彼此相邻的两个公共电极之间，其中象素电极设有排布在公共电极同一层内的第一电极和排布在信号线同一层内的第二电极。

在这种结构中，在沿着基板表面的方向，位于同一层的公共电极和象素电极的第一电极之间产生电场，液晶被该电场驱动。在这种情况下，来自信号线的电场被与象素电极的与信号线同一层的第二电极所接收，因此对公共电极和第一电极之间的电场发挥了屏蔽作用。另外，如果象素电极的第一和第二电极被设置成它们的位置彼此叠加，其间插入有绝缘层，那么位于信号线同一层的第二电极就比第一电极更接近信号电极，因此可靠地发挥了屏蔽效应。

另外，如果公共电极和信号线被以叠加的方式沿显示面板的厚度方向设置，就可以进一步抑制孔径比例的降低。而且，来自信号线的电场的大部分作用在公共电极上。因此，可以进一步增强对于公共电极和第一电极之间的电场的屏蔽效应。

本发明的显示面板可以包括：设置在栅线和信号线之上的公共电极，其间有绝缘层；由第一电极和第二电极构成的象素电极，第一电极和第二电极之间有绝缘层。采用这种结构，获得了与上述类似的效。果。但是在这种情况下，象素电极和公共电极不必位于同一层。另外每一个公共电极位于象素区的两侧，象素电极不必始终位于该两侧之间的中间位置。例如，本发明也适用于这样的情况，即公共电极分别设置在象素区的两侧和中间位置，象素电极设置在彼此邻近的公共电极之间。

另外，本发明可以理解为，一个显示面板，包括设置在比象素电极更靠近信号线之处的屏蔽电极，前述屏蔽电极被设置在与象素电极等电势之处。因此来自信号线的电场被屏蔽电极屏蔽，不向象素电极延伸。

此处，每个公共电极和每个象素电极可以是弯的，以在每个象素区内将光显示元件的对准方向分成至少两个方向。在这种情况下，象素电极优选在象素电极两侧的公共电极的弯曲部分被相互连接的线上设有存储电容器。另外，在每个象素区内，存储施加至切换元件的电势的存储电容器线被优选设在光学显示元件的对准方向被切换的部分。

公共电极被弯曲的部分起初是光学显示元件的对准方向被切换的区域。如果象素电极的存储电容器和切换元件的存储电容器线被设置在上述部分内，那么可以抑制象素区内孔径比例的降低。

本发明的显示设备其特征在于显示面板包括：覆盖信号线和栅线的公共电极；象素电极；和用于屏蔽来自信号线的电场的屏蔽部分。另外象素电极和屏蔽部分优选以叠加的方式沿显示面板的厚度方向设置。优选的，象素电极和屏蔽部分之间设有特定厚度的绝缘层，前述象素电极和前述屏蔽部分被设置在绝缘层的一个和另一个表面上。优选的，前述信号线与屏蔽部分被设置在同一层内。

此处，作为绝缘层，例如，适于采用与透明光刻胶相同的、能确保几微米厚度的材料。

附图的简要说明

为了更完整的理解本发明和其优点，以下参考附图进行描述。

图1是实施方案的显示设备的结构图。

图2A和2B是构成该显示设备的显示面板的截面图：图2A是图3沿A-A线的截面图，图2B是图3沿B-B线的截面图。

图3是表示该显示面板线路结构的平面图。

图4是表示该显示面板的部分象素电极的透视图。

图5是该显示面板驱动结构图。

图6是表示传统液晶面板结构和该实施方案液晶面板结构之间孔径比例比较的示意图。

图7是传统的显示面板的截面图。

图8是传统显示面板线路结构的平面图。

图9是信号线和公共电极彼此叠加的结构截面图。

优选实施方案的详细说明

以下，本发明基于附图中的实施方案进行详细描述。

图1是该实施方案中的显示设备的整个结构透视图。该显示设备包括：液晶面板100作为显示面板；金属制成的屏蔽壳101，形成上框，并具有限定液晶面板100有效屏幕的显示窗101a；背光单元102，以平面光辐射液晶面板100；以及在背光单元102下面设置的底壳103，它具有孔103a。

在液晶面板100上，形成有漏极电路基板104、栅极电路基板105和接口电路基板106。这些电路基板设有接点107、108和109，用于在它们之间形成连接。这些电路基板104、105和106被固定于屏蔽壳101上，之间隔有绝缘片110。

同时，在液晶面板100之下，设有光屏蔽隔片112，它们之间隔有橡胶垫111。

图2A-4是解释这个实施方案中的液晶面板100的视图。如图2A和2B所示，液晶面板100以这样的方式形成，即玻璃基板(基板)11和12彼此对置，之间留有预定的间隙，并由在它们外缘部分之间的密封胶(未显示)粘合，在玻璃基板11和12之间填充液晶以形成液晶层13。此处，液晶层13的厚度被设定为例如4-5微米。

玻璃基板11设有彩色滤色片(未显示)，用于将来自背光的辐射分成红(R)、绿(G)和蓝(B)三色。

在玻璃基板12的表面上，形成有绝缘层14A和14B。此处，对于绝缘层14B，使用与透明光刻胶相同的、能确保形成为大约是十倍于常规氮化物膜等的厚度(膜厚小于1微米)的大膜厚(几微米)的材料，例如丙烯酸树脂等。在这个实施方案中，例如绝缘层的厚度14B被设定为2-4微米，相对绝缘常数被设定为约是3.5。

如图3所示，玻璃基板12设有薄膜晶体管(TFT)，信号线15、栅线16、公共电极17、象素电极18、多孔硅层等沉积在其上。

每个信号线15是用于向TFT19传送显示信号的，被排布在绝缘层14A上，设置成以预定的间隙在预定的方向上延伸。每个栅线16是用于向TFT19传送扫描信号的，被排布在玻璃基板12上，设置成以预定的间隙在近似于和每个信号线15延续的方向相垂直的方向上延伸。以这种方式，信号线15和栅线16被排成矩阵型式。象素区20由彼此相邻的两个信号线15和彼此相邻的两个栅线16围绕所限定。

在这个实施方案中，信号线15弯成“L”形，从而对于每个象素区20被分成上部15a和下部15b。这种弯曲是用于改变象素区20的上下半部的电场方向而来改变液晶被驱动时的扭转方向，从而防止当从特定方向观看显示屏时的灰度反转(例如显示色彩发白以及白色向黄或蓝偏移的现象)。

公共电极17设置在绝缘层14B上，以近似点阵形式形成，从而就在各自的信号线15和栅线16之上。应当指出每个公共电极17在信号线15之上与之类似的弯曲成“L”形。公共电极17的宽度比信号线15和栅线16宽。

如图3和4所示，象素电极18具有双层结构，下象素电极21(第二电极，屏蔽电极，屏蔽部分)位于绝缘层14A上，上象素电极22(第一电极，屏蔽电极，屏蔽部分)位于绝缘层14B上。下象素电极21在垂直看时具有近似交叉的形状，由电极部分21a和存储电容器21b构成。电极部分21a位于在同一层上的两个信号线15中间，近似与信号线15平行延伸，为“L”形。并且电极部分21a设置在象素区20的基本整个长度上。存储电容器21b在电极部分21a长度方向的中间部分向其两侧延伸，在大约和电极部分21a相垂直的方向即与栅线16相平行的方向延伸。并且，在存储电容器21b的下端部分，整体形成有与栅线16平行并朝向TFT19延伸的存储电容器21c。

上象素电极22位于设置在同一层的双侧公共电极17的之间的中间位置，为“L”形，位于沿液晶面板100厚度方向与下象素电极21的电极部分21a相重叠的位置，即恰在其上的位置。在上象素电极22的中央部分，形成有用于将它和下象素电极21连接的接合部分23。如图4所示，接点部分23由以下部分形成：构成上象素电极22一部分的板23a；从板23a向下延伸的接点23b，从而其外观可以是例如近似为四角锥形(其顶部优选不是尖的)，其顶部电连接至下象素电极21的存储电容器21b。在板23a的中央部分，由接点21b形成一个凹陷部分23c。如图2B所示，接合部分23贯穿绝缘层14B，电连接下象素电极21和上象素电极22。

如图3所示，TFT19是控制施加至象素电极18的驱动电压的切换元件，被设置在信号线15和栅线16的交点部分。在覆盖栅线16的绝缘层14A(参见图2A和2B)上，TFT19包括：漏电极24用于转移信号线15的一部分；源电极25，从下象素电极21的存储电容器21c延伸至栅线16；以及多孔硅(a-Si)薄膜部分26，它插在漏电极24和源电极25之间。

另外，在玻璃基板11上，设有与栅线16平行延伸的存储电容器线28。存储电容器线28与每个公共电极17在外缘部分以及液晶面板的外缘部分电连接，具有与公共电极17相等的电势，因此保持了TFT19等中的电压。此处，存储电容器线28被设置成在每个象素区20的垂直方向穿过中央部分，即在信号线15的“L”形弯曲部分，在此处信号线15被分成上下部分15a和15b。在存储电容器线28之上，前述下象素电极21的存储电容器21b和接点部分23b以重叠的方式设置。

图5表示液晶面板100的驱动电路图。液晶面板100包括：信号线驱动电路SD，用于通过信号线15向象素电极18提供显示信号(参见图3)，即向其施加电压；栅线驱动电路GD，用于通过栅线16为控制TFT19的开/关提供扫描信号(参见图3)；公共电极电源CB，用于向公共电极17提供电压(参见图3)。

考虑这样形成的液晶面板100，在每个象素区20内，驱动电压被通过TFT19的操作而施加至象素电极18，在公共电极17和象素电极18之间产生横向电场，液晶被平面内切换驱动，由此进行所需要的显示。图3表示(P型)液晶分子C的初始对准方向。在这种情况下，在公共电极17和构成象素电极18的下象素电极21之间，以及在公共电极17和构成象素电极18的上象素电极22之间，产生了电场。液晶被在公共电极17和与该公共电极17位于同一层的上象素电极22之间产生的电场所驱动。

由于公共电极17恰位于信号线15和栅线16之上，来自该信号线15和栅线16的电场主要作用在其上最近的公共电极17上。因此，来自该信号线15和栅线16的电场变得难以作用在象素电极18上。所以，可以说公共电极17发挥了屏蔽效应。另外，通过就在信号线15和栅线16之上设置公共电极17，可以尽可能的抑制孔径尺寸的减小。

更进一步地说，尽管如上所述来自信号线15的电场主要作用在公共电极17上，可以想到一部分电场也作用在象素电极18上。但是由于位于信号线15同一层的下象素电极21的电极部分21a比上象素电极22在距离上更靠近信号线15，因此来自信号线15至象素电极18的电场作用在下象素电极21的电极部分21a上。由此，来自信号线15的电场在上象素电极22的感应可以被抑制。因此下象素电极21的电极部分21a发挥了屏蔽效应。在这种情况下，由于电极部分21a在象素区20的大约整个长度上设置，所以在整个象素区20发挥了屏蔽效应。结果抑制了液晶驱动的不利效果，因此改善了显示设备上的显示质量。

此处，如果假设下象素电极21的电极部分21a没有发挥屏蔽效应，仅由就位于信号线15上的公共电极17承担来自信号线15向电场的屏蔽效应。假定在上述的情况和这个实施方案中的情况之间具有等同的显示质量，其中后者存在下象素电极21的电极部分21a的屏蔽效应。在这种条件下，公共电极17和下象素电极21的电极部分21a共同承担屏蔽效应的情况与仅由公共电极17承担屏蔽效应的情况相比，前者公共电极17的宽度更小。因此，象素区20的孔径比例可以提高，所以液晶面板100的清晰度更高，玻璃基板11和12更容易对准。

当然，与图7描述的传统技术相比，孔径比例可以极大的提高。更具体的说，在图7所示的公共电极的宽度需要是例如10微米时(图7中的尺寸W)，如果要获得等同的显示质量，在图2A和2B所示的实施方案中的液晶面板100中，信号线15向象素区20内侧的突出尺寸(图2A中的尺寸S)可以被设定为3-5微米。

图6表示在传统液晶面板(参见图7和8)的结构和该实施方案液晶面板100的结构中可确保象素尺寸的孔径比例之间的比较。此处，每个曲线中向左方下延的部分是由驱动电压的限制造成的。从该曲线可以看出，当象素尺寸变小时，本发明的效果更明显。

另外如上所述，归功于公共电极17的屏蔽效应，可以防止串扰以获得可靠的光屏蔽效应。因此在液晶面板100是普通的黑型时，不必在TFT19等之外的部分提供黑底。(顺便说一句，当液晶面板100是普通的白型时，如果要显示黑色，公共电极17的部分变“白”，因此需要黑底)。以上述的方式，可以实现制造工艺的简化，并可以避免由于玻璃基板11和12对不准造成的孔径比例降低。

顺便说一句，在这个实施方案中，信号线15弯成“L”形，以在每个象素区20被分成上下部分15a和15b，使得液晶的扭转方向(对准方向)在每个象素区20的上下半部不相同。在这种情况下，在液晶的扭转方向被分开的部分(在象素区20的上下半部的分界部分)，具有液晶性能不稳定的特性。在这个实施方案中，下象素电极21的存储电容器21b，接合部分23，存储电容器线28被设置在上述部分中。在这些被设置在其它部分中的情况下，会导致了孔径尺寸的降低。但是，通过将这些设置在液晶性能本来不稳定的部分，可以有效地抑制孔径比例的降低。

除此之外，在实现该实施方案的结构时，其中绝缘层14B由能确保大厚度的材料而不是通常的氮化物膜等形成，信号线15和公共电极17彼此重叠，这与传统的薄膜厚度绝缘膜相比，加载在信号线15和公共电极17之间的电容提高被抑制了。因此甚至在信号线15的驱动延迟被延长的部分也能防止驱动延迟，可以向象素电极18输入足够的电压，因此可以避免不均匀的显示。

在上述实施方案中，信号线15弯成“L”形。应当注意，本发明不限于上述结构，在信号线15为直线形时也可以获得上述类似的效果。在这种情况下，当然每个公共电极17和象素电极18也是直线形的。

另外，在上述实施方案的显示设备中，液晶面板100之外的其它部分可以改换为其它结构。对于玻璃基板11和12、信号线15、栅线16、公共电极17、象素电极18等可以采用任何材料，而不背离本发明的精神。

如上所述，根据本发明，象素区的孔径比例可以提高。

尽管已经详细地描述了本发明的优选实施方案，应当理解可以作出各种变化、替换和改动，而不背离由所附的权利要求限定的本发明的范围和精神。

Claims (8)

1.一种在两块基板之间填充有液晶的显示面板，包括

在其中的一块基板上以矩阵形式排列的栅线和信号线；

在上述栅线和信号线隔有绝缘层的上方设置的公共电极；

用于和所述公共电极产生电场的象素电极，

其中每个象素电极设有第一电极，以及第一电极上隔着绝缘层设置的第二电极，所述第一和第二电极彼此电连接。

2.如权利要求1的显示面板，

其中所述公共电极设置在由所述栅线和所述信号线限定的象素区的两侧；

象素电极，每一个设置在彼此相邻的所述两个公共电极的中间，

其中每个象素电极设有与所述公共电极在同一层的第一电极，以及与所述信号线同一层的第二电极，所述第一和第二电极彼此电连接。

3.如权利要求2的显示面板，其中所述公共电极与所述信号线沿所述显示面板的厚度方向重叠。

4.如权利要求2的显示面板，其中所述第一电极和所述第二电极的位置设置成使得所述第一电极和所述第二电极隔着所述的中间绝缘层相重叠。

5.如权利要求4的显示面板，其中所述第二电极设置成在所述信号线延伸的方向上在所述象素区的基本整个长度上延伸。

6.如权利要求2的显示面板，其中所述第二电极连接至用于控制通向所述象素电极的驱动电压的切换元件。

7.一种显示设备，包括

显示面板，其中光学显示元件被设置在两个基板之间；

驱动电路，用于驱动所述显示面板，

其中所述显示面板包括：

由以矩阵形式排列的信号线和栅线限定的多个象素区；

设置在所述象素区外缘部分的公共电极，所述公共电极覆盖了所述信号线和所述栅线；

象素电极，用于与所述的公共电极在沿着所述基板的表面方向产生电场，以驱动该光学显示元件，其中象素电极设有第一电极，以及第一电极上方隔着绝缘层设置的第二电极，所述第一和第二电极彼此电连接；以及

所述驱动电路，包括：

信号线驱动电路，用于通过所述信号线向所述象素电极提供显示信号；以及

栅线驱动电路，用于通过所述栅线提供扫描信号，以控制通向所述象素电极的驱动电压。

8.如权利要求7的显示设备，其中所述第一电极与所述第二电极沿所述显示面板的厚度方向重叠。

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