CN202126557U - 一种阵列基板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液晶显示器技术领域，公开了一种阵列基板，包括玻璃基板(1)、公共电极(2)、栅极(4)、栅极绝缘层(5)和半导体有源层(6)、源漏极(7)、保护层(8)和像素电极(9)，所述栅极(4)形成于所述玻璃基板(1)上，所述栅极绝缘层(5)和半导体有源层(6)依次形成在所述栅极(4)上，所述公共电极(2)覆盖所述玻璃基板(1)的显示区域(13)；在所述显示区域(13)之外，与所述源漏极(7)同层的位置设置一条公共电极外部连接线，所述公共电极外部连接线的一端与所述公共电极(2)连接。本实用新型能够实现高屏幕开口率，低功耗且工艺简单的阵列基板。

Description

一种阵列基板

技术领域

本实用新型涉及液晶显示器技术领域，特别涉及一种阵列基板。 

背景技术

液晶的显示模式可以大致区分为：TN(扭曲向列：TwistedNematic)模式，宽视场角和高对比度的垂直取向模式，或者横电场方式，横电场方式有IPS(共面转换：In-Plane-Switching)模式和AD-SDS(高级超维场开关：Advanced-Super Dimensional Switching)模式等。AD-SDS通过同一平面内像素电极或公共电极边缘所产生的平行电场以及像素电极与公共电极间产生的纵向电场形成多维电场，使液晶盒内像素电极或公共电极之间、像素电极或公共电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转转换，从而提高了平面取向系液晶工作效率并增大了透光效率。高级超维场开关技术可以提高TFT-LCD画面品质，具有高透过率、宽视角、高开口率、低色差、低响应时间、无挤压水波纹(push mura)波纹等优点。 

参照图1、图2以及图3，对AD-SDS模式显示装置进行说明。 

图1为AD-SDS液晶显示器的像素区域平面图，图2为沿着B-B切开，包含TFT(薄膜晶体管)部分的截面结构。由图1和图2可知，现有的AD-SDS模式的阵列基板首先在玻璃基板1上形成第一透明电极(也就是公共电极2)，该公共电极呈阵列形式分别覆盖每一个子像素区域(如图1所示的点划线区域14)。然后在同一层形成公共电极连接线3a、栅极4以及栅线。呈阵列分布的公共电极2通过公共电极连接线3a相互连接。从该层再向上依次形成栅极绝缘层5、半导体有源层6、源漏极(SD层)7和保护层8。保护层8上留有过孔，以使得SD层7与具有多个切槽的像素电极9连通。AD-SDS模式正  是通过在公共电极2与像素电极9这两层电极的切槽边缘产生的边缘场电压来驱动液晶运动，从而来实现宽视角显示。 

由像素区域的平面图图1可知，在现有的结构中，由于有多条不透明公共电极连接线3a位于屏幕的有效显示区域，所以降低了屏幕的开口率。 

从图2中可以明显看到，像素电极9和公共电极2之间设置了栅极绝缘层5和保护层8(可以是PVX，即氮化硅绝缘层)共同作为辅助电容的电介质膜，其总的厚度较大，形成的辅助电容很小，同时由于两电极间距离较大，相同驱动电压下，产生的边缘电场较小，不利于显示品质的提高以及低功耗的实现。 

为解决上述问题，也有将公共电极设置在栅极绝缘层上的结构，该结构两层电极之间仅有一层保护层，以此来保证两电极间距离较小(如图3所示)，但是采用这样的设计使得公共电极与公共电极线不能直接相连，因此必须在每一子像素区域设置一过孔连接，而众多过孔的设置无疑大大增加了工艺难度。此外，在制作工艺中，每一个TFT(薄膜晶体管)的SD层与像素电极都需要制造过孔连接，在一定程度上加大了工艺难度。 

现有技术中，同为横电场方式的IPS模式显示装置，其公共电极和像素电极位于同一平面，在像素区域交叉排列，且两者间留有切槽。IPS模式正是通过在两电极的切槽边缘产生的边缘电场来驱动液晶分子运动的。在IPS现有技术中，其公共电极也是被分割为子像素大小的区域，呈阵列形式排布在基板上，并通过设置过孔和与栅极同层的公共电极线连接，再由公共电极线将各个公共电极连通。该结构中同样由于在屏幕的有效显示区域内，设置有多条不透明公共电极线，所以降低了屏幕的开口率。同时公共电极与公共电极线的过孔连接也增加了工艺难度。 

实用新型内容

(一)要解决的技术问题 

本实用新型要解决的技术问题其一是如何实现液晶显示器的低能耗显示；其二是提高屏幕开口率；其三是简化制造工艺。 

(二)实用新型内容 

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种阵列基板，包括玻璃基板、公共电极、栅极、栅极绝缘层和半导体有源层、源漏极、保护层和像素电极，所述栅极形成于所述玻璃基板上，所述栅极绝缘层和半导体有源层依次形成在所述栅极上，所述公共电极覆盖所述玻璃基板的显示区域。在所述显示区域之外，与所述源漏极同层的位置设置一条公共电极外部连接线，所述公共电极外部连接线的一端与所述公共电极连接。 

优选地，所述源漏极形成于所述像素电极上，二者部分重叠，并且二者通过该重叠的部分电连接。 

优选地，所述公共电极外部连接线的一端与所述公共电极通过过孔连接。 

优选地，所述公共电极外部连接线与源漏极的金属材料相同。 

优选地，所述公共电极由透明的导电材料制成，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡(TO)，氧化铟锌锡(IZTO)等。 

优选地，所述像素电极上设有平行排列的切槽。 

优选地，所述像素电极上的所述切槽沿着所述阵列基板的栅线的延伸方向平行排列，且所述切槽的位置与所述公共电极的切槽的位置相交错。 

(三)有益效果 

第一、本实用新型的公共电极不是呈阵列形式分别覆盖每一个子像素区域，而是覆盖整个显示区域，并且在屏幕显示区域外，与SD层(即源漏极)同层的位置设置一条公共电极外部连接线，一头与公共电极通过过孔连接，另一头与外部电路相连，这样省略了显示区域 的公共电极布线，提高了屏幕的开口率。另外，本实用新型的上述结构对曝光对位的精度要求降低，在一定程度上减小了制备工艺的难度； 

第二、本实用新型同时将公共电极置于保护层上，在不需要在栅极绝缘层上额外设置多个过孔的情况下，减小了公共电极和像素电极间的电介质膜的厚度，从而得到了较大的辅助电容，使得该结构易于在较低电压下产生较大边缘电场，易于驱动液晶分子运动，有利于实现高清低能耗的显示； 

第三，本实用新型改变了SD层和像素电极的沉积顺序，先进行像素电极的沉积，然后直接在其上进行SD层的沉积，这样使得像素电极与SD层直接电连接，避免了原有工艺中设置多个过孔的较复杂工艺。 

附图说明

图1为AD-SDS液晶显示器的像素区域平面图； 

图2为沿图1中的B-B切开的，包含TFT(薄膜晶体管)的像素区域的截面图； 

图3为另一AD-SDS液晶显示器的像素区域的截面图； 

图4为本实用新型实施例一的阵列基板的平面简图，其显示了整个玻璃基板； 

图5为本实用新型实施例一像素区域的平面图； 

图6为沿图5中的C-C切开的，包含TFT的像素区域的截面图； 

图7为图4中区域A的截面图； 

图8为本实用新型实施例二的包含TFT的像素区域的截面图。 

1、1’、1”：玻璃基板；2、2’、2”：公共电极；3a：公共电极连接线；3b：公共电极外部连接线；4、4’、4”：栅极；5、5’、5”：栅极绝缘层；6、6’、6”：半导体有源层；7、7’、7”：SD层；8、8’、8”：保护层PVX；9、9’、9”：像素电极；10：栅线；11、11’：数据线；12：子 像素区域；13：显示区域；14、15：点划线区域。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。 

实施例一 

首先参照图4～图7对本实用新型的实施例一的基板构成进行说明。 

图4为整个玻璃基板的平面简图，透明玻璃基板1’上的虚线区域为屏幕的显示区域13，其内设有相互垂直交叉排列的栅线10和数据线11，交叉排列的栅线和数据线将该显示区分成多个子像素区域。本实施例的公共电极2’覆盖整个显示区域，并且没有分割成为子像素大小的区域，而是一个完整的部分，其覆盖面积即图4中点划线区域15略大于显示区域。该公共电极与外部Com电路通过位于显示区域外的公共电极外部连接线3b相连，公共电极外部连接线3b是与源漏极7同层的金属线，图中的区域A为公共电极2’与外部连接线3b通过过孔连接的点，图7为该点的截面图。由于公共电极2’覆盖了整个显示区域，并且其材料为氧化铟锡，电阻较小，所以不需要设置公共电极线，大大减少了显示区域内的不透光部分，有效提高了开口率。对比本实施例的像素区域的俯视图图5和像素区域的俯视图图1，可以明显看到，图1中存在与栅线平行排布的，用于串联同一行的各个公共电极的公共电极连接线3a，此结构大大降低了器件的开口率。 

图6是本实用新型的实施例一中包含TFT在内的像素区域沿C-C(图5)切开的截面图。现根据图6对本实用新型的阵列基板的结构由下到上依次说明。在玻璃基板1上首先制备栅极4’，其材料可以是Al、AlNd、Mo、Ta、Cr等导电性能良好的金属材料。本实施例中，在制备栅极时并未同时在该层制备公共电极连接线，这一点与现有技  术不同。图6中在像素电极与公共电极之间产生边缘电场，其电场强度为E，箭头表示电场方向。 

栅极4’上依次制备栅极绝缘层5’和半导体有源层6’，这一过程与现有技术无异。在制备形成有源层6’之后，按照一定图形在栅极绝缘膜上制备像素电极9’，该像素电极上没有切槽，覆盖子像素区除TFT以外的部分。然后在其上直接进行源漏电极7’的制备。源漏电极7’与像素电极9’有部分重叠，并且二者通过该部分重叠直接电连接。制备源漏电极7’的同时，在屏幕显示区域外的部分制备相同材料的公共电极外部连接线3b(见图4)。也就是说本实用新型的实施例一的公共电极外部连接线是由SD层的金属充当，其材料可以是Mo、Al、Ta、Cr、Ti等导电性能良好的金属或合金。 

源漏电极7’上首先沉积保护层8’，然后在该绝缘层上显示区域的整个平面上制备公共电极2’。区别于现有技术，此电极并未按像素大小分割成独立区域，而是一个完整的整体，由此可以省略与栅线平行排布的Com线3a，减少了显示区域内不透光部分，增大了屏幕的有效显示区域，有效地提高了屏幕的开口率。该公共电极在每一像素区域内仍做有多个长条形切槽，其排布方向与栅线延伸方向一致。 

当给像素加上驱动电压后，在公共电极的切槽边缘和下层像素电极间会产生边缘电场，从而驱动液晶分子运动。对比图3和图6可知，本实施例中两层ITO电极之间仅有一层PVX 8’，而现有技术的两层ITO电极间除了PVX 8’以外还有一层较厚的栅极绝缘膜5’，即本实施例中两层ITO电极间距离较近，能够提供较大的辅助电容，在较低电压下也能产生比较大的边缘电场，有利于够实现高分辨率低能耗的显示。 

由于以上各结构的改变，使得产品生产工艺也发生了变化，在一定程度上降低了工艺难度：在现有的工艺生产中，由于其公共电极被分割成子像素大小的小块，并且与子像素位置一一对应，呈阵列状排  布，这一结构对制备ITO公共电极时曝光工艺的要求较高，需要对玻璃进行严格的精度对位，以保证曝光时公共电极和像素电极，公共电极和公共电极连接线3a的对位准确，较小的偏差就有可能导致产品不可用，工艺难度很大。而本实用新型的实施例中，一个完整的公共电极覆盖了整个显示区域，虽然仍旧存在切槽对位的要求，但相比现有技术的精度要求较低，其工艺更为简单。 

实施例二 

图8为实施例二的包含TFT在内的像素区域的截面图，现结合图8进行说明。实施例二与实施例一的结构与制造工艺基本相同，两者最大的区别在于实施例二的ITO像素电极上也设有平行排列的切槽。其排布方式与ITO公共电极的排布方式相同，均沿着栅线的延伸方向平行排列，切槽的位置与上层的公共电极切槽位置相交错。该种结构也能够在外界给予像素驱动电压时，两层ITO电极的切槽边缘可以产生较强的边缘电场，驱动液晶偏转，进行高效优质显示。 

以上通过实施例一和实施例二示例性地说明了本实用新型的基板构成。本实用新型改变了公共电极的结构及位置，将其设置于保护层上，覆盖整个屏幕显示区域表面，并且覆盖面积(图4中点划线区域15)略大于显示区域，同时在屏幕显示区域外，与SD层(即源漏极)的位置设置一条公共电极外部连接线3b，其一端与公共电极通过过孔连接，另一端与外部电路相连。通过这种变化，本实用新型省略了多条显示区域内不透光的公共电极连接线3a(Com线)，进一步提高了屏幕的开口率。同时由于公共电极为覆盖整个显示区域的结构，在生产中降低了工艺难度。 

与图1相比，本实用新型中像素电极与公共电极之间仅有一层保护层，间距较小，也就是说辅助电容的电介质膜很薄，易于形成较大的辅助电容，且在相同驱动电压下两电极间形成的边缘电场也较强，使得在较低的驱动电压下也能够很容易的使液晶分子偏转，有利于低  功耗显示的实现。虽然图3通过改变公共电极的位置也能够取得这样的效果，但是需要在栅极绝缘层上制作多个过孔，过孔的制作使得生产工艺难度增加，所以该结构使用较少。而本实用新型则有效降低了两电极间的距离，又避免了过孔的设置，工艺上简单可行。 

本实用新型中采用一个完整的公共电极覆盖整个显示区域，所以在曝光工艺上，相比于现有技术中多个分割为子像素大小的公共电极的精确对位，本实用新型的对位要求较低，其工艺更为简单。 

本实用新型同时也改变了像素电极与源漏极的沉积顺序，有源层制备完成后，首先设置像素电极，然后再在其上直接设置源漏极，使两者直接电连接，该改变避免了在每一个像素制造过孔，简化了制造工艺。 

本实用新型的结构同样可以应用于IPS模式，在制作像素电极ITO的同时，制作一个整体的公共电极，该电极不被分割成为子像素大小的区域，而在整个显示区域内为一连通的整体，其外围边界与之前所述AD-SDS结构中的公共电极边界一样，略大于显示区域。同样采用显示区域外与SD同层的公共电极外部连接线与外部电路连通。其像素区域部分与现有结构类似，公共电极和像素电极交叉排列，并且两者间留有切槽。通过这一结构的改变，可以省略显示区域内的多条不透光的公共电极线，同时不用再在栅极绝缘层上设置连通公共电极与公共电极连接线的过孔，大大简化了生产工艺。 

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。 

Claims (7)

1. 一种阵列基板，包括玻璃基板、公共电极、栅极、栅极绝缘层和半导体有源层、源漏极、保护层和像素电极，所述栅极形成于所述玻璃基板上，所述栅极绝缘层和半导体有源层依次形成在所述栅极上，其特征在于，所述公共电极覆盖所述玻璃基板的显示区域；在所述显示区域之外，与所述源漏极同层的位置设置一条公共电极外部连接线，所述公共电极外部连接线的一端与所述公共电极连接。

2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述源漏极形成于所述像素电极上，二者部分重叠，并且二者通过该重叠的部分电连接。

3.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述公共电极外部连接线的一端与所述公共电极通过过孔连接。

4.如权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述公共电极外部连接线与源漏极的金属材料相同。

5.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述公共电极由透明的导电材料制成。

6.如权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述像素电极上设有平行排列的切槽。

7.如权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，所述像素电极上的所述切槽沿着所述阵列基板的栅线的延伸方向平行排列，且所述切槽的位置与所述公共电极的切槽的位置相交错。 

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