邊緣場開關模式液晶顯示裝置像素單元和陣列基板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元和陣列基板，所述陣列基板包括：彼此交叉設置的柵線和數(shù)據(jù)線，所述柵線和數(shù)據(jù)線限定出多個像素單元；設置在柵線和數(shù)據(jù)線交叉位置的開關器件；位于像素單元內(nèi)的像素電極；覆蓋所述陣列基板的公共電極；以及設置于所述像素電極和公共電極之間的絕緣層；其中，所述像素電極包括至少兩個平行設置的支電極和連接所述支電極端部的端電極；所述公共電極為在與所述端電極對應的位置設置有開口的面狀電極。本發(fā)明通過在公共電極設置開口，改變了像素單元邊緣的電場分布，減小了不期望的電場分量，抑制了向錯和亂排現(xiàn)象的出現(xiàn)。
【專利說明】邊緣場開關模式液晶顯示裝置像素單元和陣列基板
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及液晶顯示【技術領域】，尤其涉及一種邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元和陣列基板。
【背景技術】
[0002]在薄膜晶體管液晶顯不器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,簡稱TFT-1XD)產(chǎn)品中，邊緣場開關技術(Fringe Field Switching,簡稱FFS)能夠提高平面內(nèi)開關(In-Plane-Switching，簡稱IPS)模式液晶顯示器的開口率和透射率。
[0003]FFS模式的液晶顯示器包括公共電極和像素電極，公共電極和像素電極之間的距離可控制為小于上下玻璃基板之間的距離，以便可以在公共電極與像素電極之間形成邊緣場，由此，可以控制位于像素電極上方的液晶分子，改善傳統(tǒng)的IPS液晶顯示器像素電極正上方電場為垂直方向，液晶分子不受控制的缺陷，大大提高了液晶顯示器的開口率和透射率。
[0004]圖1是現(xiàn)有的FFS模式的液晶顯示器像素單元的頂面示意圖。圖2是現(xiàn)有的FFS模式的液晶顯示器像素單元沿A-A’的截面示意圖。如圖1和圖2所示，像素單元10包括梳狀的像素電極11、面狀的公共電極12和設置在兩者之間的絕緣層13。其中，像素電極11包括平行設置的多個支電極111和連接支電極端部的端電極112。在像素電極11和公共電極12施加電壓差后，端電極112會和公共電極12在Y方向(即所述支電極的延伸的方向)和Z方向(即垂直于公共電極平面的方向)分別形成電場分量Ey和Ez。上述電場分量的存在會使得像素單元邊緣處液晶分子`排列不穩(wěn)定，具體而言，Y方向的電場分量會影響液晶分子在XY平面的轉動方向，引起向錯(Disclination lines)現(xiàn)象；同時，Z方向的電場分量會使得液晶分子在Z方向偏移，引起亂排現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提出一種用于邊緣場開關模式液晶顯示裝置像素單元、陣列基板和邊緣場開關模式液晶顯示裝置，弱化或者消除端電極造成的像素單元邊緣處出現(xiàn)向錯和亂排的問題。
[0006]本發(fā)明公開了一種邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，所述像素單元包括像素電極、公共電極以及設置在像素電極和公共電極之間的絕緣層；
[0007]其中，所述像素電極包括至少兩個平行設置的支電極和連接所述支電極端部的端電極；
[0008]所述公共電極為在與所述端電極對應的位置設置有開口的面狀電極。
[0009]優(yōu)選地，所述開口與所述端電極部分重疊。
[0010]優(yōu)選地，所述開口寬度為所述端電極寬度的0.8^2.3倍。
[0011]優(yōu)選地，所述端電極寬度為1.5^1.7ym0
[0012]優(yōu)選地，一個所述開口對應一個所述像素單元的端電極。[0013]優(yōu)選地，一個所述開口對應沿端電極長度方向排列的至少兩個像素單元的端電極組合。
[0014]優(yōu)選地，一個所述開口對應沿端電極長度方向排列的一行像素單元的端電極組
[0015]優(yōu)選地，所述像素電極和所述公共電極均為透明電極。
[0016]優(yōu)選地，所述像素電極的支電極為條狀、Z字形或魚骨形。
[0017]本發(fā)明還公開了一種邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，包括:
[0018]彼此交叉設置的柵線和數(shù)據(jù)線，所述柵線和數(shù)據(jù)線限定出多個像素單元；
[0019]設置在柵線和數(shù)據(jù)線交叉位置的開關器件；
[0020]位于像素單元內(nèi)的像素電極；
[0021]覆蓋所述陣列基板的公共電極；以及
[0022]設置于所述像素電極和公共電極之間的絕緣層；
[0023]其中，所述像素電極包括至少兩個平行設置的支電極和連接所述支電極端部的端電極；
[0024]所述公共電極為在與所述端電極對應的位置設置有開口的面狀電極。
[0025]優(yōu)選地，所述開口與所述端電極部分重疊。
[0026]優(yōu)選地，所述開口寬度為所述端電極寬度的0.8^2.3倍。
[0027]優(yōu)選地，所述端電極寬度為1.5^1.7 μ m。
[0028]優(yōu)選地，一個所述開口對應一個所述像素單元的端電極。
[0029]優(yōu)選地，一個所述開口對應沿端電極長度方向排列的至少兩個像素單元的端電極組合。
[0030]優(yōu)選地，一個所述開口對應沿端電極長度方向排列的一行像素單元的端電極組
[0031]優(yōu)選地，所述像素電極和所述公共電極均為透明電極。
[0032]優(yōu)選地，所述像素電極的支電極為條狀、Z字形或魚骨形。
[0033]本發(fā)明通過在公共電極上與端電極對應的位置設置開口，使得像素的邊緣部分在支電極的延伸的方向和垂直于公共電極平面的方向上的電場分量減小，從而穩(wěn)定控制邊緣處液晶分子的排布，抑制了向錯和亂排現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高了 FFS模式液晶顯示器的顯示質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是現(xiàn)有的FFS模式的液晶顯示器像素單元的頂面示意圖；
[0035]圖2是現(xiàn)有的FFS模式的液晶顯示器像素單元沿A-A’的截面示意圖；
[0036]圖3是本發(fā)明第一實施例的像素單元的頂面示意圖；
[0037]圖4是本發(fā)明第一實施例的像素單元沿B-B’的截面示意圖；
[0038]圖5是本發(fā)明第二實施例的像素單元的頂面示意圖；
[0039]圖6是本發(fā)明第二實施例的像素單元沿B-B’的截面示意圖；
[0040]圖7a是現(xiàn)有的FFS液晶顯示裝置的像素單元的發(fā)光亮度分布示意圖；
[0041]圖7b是本發(fā)明第二實施例的像素單元的發(fā)光亮度分布示意圖；[0042]圖8a是仿真獲得現(xiàn)有的FFS液晶顯示裝置的像素單元在C點處XZ平面上的液晶分子分布圖；
[0043]圖Sb是仿真獲得的本發(fā)明第二實施例的像素單元在C點位置XZ平面的液晶分子分布圖；
[0044]圖9是仿真獲得的C點處液晶分子轉動角度和所處位置的關系曲線圖；
[0045]圖10是仿真獲得兩種像素單元的C點處電場沿Y軸方向分量Ey的分布圖；
[0046]圖11是仿真獲得的兩種像素單元在C點處電場沿Z軸方向分量Ez的分布圖；
[0047]圖12是本發(fā)明第三實施例的像素單元的頂面示意圖；
[0048]圖13是本發(fā)明第四實施例的像素單元的頂面示意圖；
[0049]圖14是本發(fā)明第五實施例的陣列基板的頂面示意圖。
【具體實施方式】
[0050]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0051]圖3是本發(fā)明第一實施例的像素單元的頂面示意圖。圖4是本發(fā)明第一實施例的像素單元沿B-B’的截面示意圖。如圖3和圖4所示，像素單元30包括像素電極31、公共電極32以及設置在像素電極和公共電極之間的絕緣層33 (在圖3中以虛線形式示出)。
[0052]其中，像素電極31包括至少兩個平行設置的支電極311和連接所述支電極端部的端電極312。`
[0053]公共電極32為面電極，其在與端電極312相對的位置設置有開口 321。
[0054]本實施例的像素單元30適用于邊緣場開關模式液晶顯示裝置，其設置在液晶顯示裝置的陣列基板的顯示區(qū)域內(nèi)。所述顯示區(qū)域具體是指在液晶顯示裝置的陣列基板上可以顯示圖像的總區(qū)域。所述像素單元30具體是指在液晶顯示裝置的陣列基板上由彼此交叉設置的柵線和數(shù)據(jù)線所限定的單個顯示單元。
[0055]初始狀態(tài)，液晶分子長軸方向與X方向夾角83°，即與像素電極的支電極夾角7°。當公共電極32電壓為0V，給像素電極31提供(T5V的電壓，隨著像素電極31電壓的增大，整個像素單元內(nèi)的電場在X方向的分量Ex逐漸增大，液晶分子長軸方向逐漸開始偏離初始狀態(tài)方向。隨著電壓的增加，Ex逐漸增強，液晶分子在X方向的轉動也隨之逐漸變大，使得透射率也變大。
[0056]在本實施例中，由于與公共電極32在與端電極312相對的位置設置開口 321，使得端電極312與公共電極之間沒有相對的面，從而大大削弱了由于端電極而在Y方向以及Z方向形成的電場分量EY和EZ，從而穩(wěn)定控制邊緣處液晶分子的排布，抑制了向錯現(xiàn)象的出現(xiàn)。
[0057]在本實施例中，像素電極31和公共電極32均為透明電極，透明電極可以采用銦錫氧化物(ΙΤ0)、銦鋅氧化物(ΙΖ0)或其他透明導電材料制造。
[0058]需要說明的是，像素電極的支電極為條狀、Z字形、魚骨型等。
[0059]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，開口 521的位置與端電極512的位置部分重疊。進一步地，可以將開口 521的寬度設置為端電極512的寬度的0.8~2.3倍。同時，在本實施例的另一個優(yōu)選實施方式中，端電極512的寬度為1.5"?.7 μ m。
[0060]圖5是本發(fā)明第二實施例的像素單元的頂面示意圖。圖6是本發(fā)明第二實施例的像素單元沿B-B’的截面示意圖。如圖5和圖6所示,像素單元50包括像素電極51、公共電極52以及設置在像素電極51和公共電極52之間的絕緣層53 (在圖3中以虛線形式示出)。
[0061]其中，像素電極51包括至少兩個平行設置的支電極511和連接所述支電極端部的端電極512。
[0062]公共電極52為面電極，其在與端電極512相對的位置設置有開口 521。在本實施例中，每個開口 521對應沿端電極長度方向排列的一行像素單元的端電極組合設置，從而使得像素單元內(nèi)的開口形成為兩端開放的形狀，即，在像素單元內(nèi)，開口 521實際上形成一條縫隙，在Y方向將像素單元內(nèi)的公共電極完全隔離成兩個不連接的部分。
[0063]而在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，為了使得公共電極各部分等電勢，在位于液晶顯示裝置陣列基板的邊緣處，開口 521的兩端封閉，使得被開口 521隔離的公共電極的兩個部分能夠形成電連接。
[0064]在本實施例中，像素電極51和公共電極52均為透明電極，透明電極可以采用銦錫氧化物(ΙΤO)、銦鋅氧化物(ΙΖ0)或其他透明導電材料制造。
[0065]需要說明的是，像素電極的支電極、為條狀、Z字形、魚骨形等。
[0066]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，開口 521的位置與端電極512的位置部分重疊。進一步地，可以將開口 521的寬度設置為端電極512的寬度的0.8~2.3倍。同時，在本實施例的另一個優(yōu)選實施方式中，端電極512的寬度為1.5"?.7 μ m。
[0067]圖7-圖11是針對現(xiàn)有的像素單元結構和本實施例的像素單元結構在對像素電極施加5v電壓，同時對公共電極施加Ov電壓差的前提下，仿真獲得像素單元各項參數(shù)的對比圖。
[0068]圖7a是現(xiàn)有的FFS液晶顯示裝置的像素單元的發(fā)光亮度分布示意圖。圖7b是本發(fā)明第二實施例的像素單元的發(fā)光亮度分布示意圖。圖中顏色的灰度表示該位置的光線亮度，根據(jù)圖7a和圖7b對比可知，對于位于像素單元邊緣相同位置的點C，現(xiàn)有的像素單元在C點的亮度明顯低于本實施例的像素單元在C點的亮度。而且，通過對比可知，本實施例的像素單元在邊緣位置的發(fā)光亮度均勻，說明其液晶分子的向錯和亂排現(xiàn)象大幅度的降低。而現(xiàn)有的像素單元在邊緣位置的亮度并不均勻，說明液晶分子存在較為嚴重的向錯和亂排現(xiàn)象。
[0069]圖8a是仿真獲得現(xiàn)有的FFS液晶顯示裝置的像素單元在C點處XZ平面上的液晶分子分布圖。圖8b是仿真獲得的本發(fā)明第二實施例的像素單元在C點位置XZ平面的液晶分子分布圖。圖中的圓柱體代表具有方向的液晶分子。由于Ez電場會導致像素單元邊緣處液晶的向錯和亂排，如 圖8a和圖Sb所示，其中，圖8a中在像素電極上方的液晶分子沿Z方向的出現(xiàn)了較大偏移，且圖中右上方部分的液晶分子在X方向基本沒有發(fā)生轉動，對透光性無貢獻；圖8b中的液晶分子則在Z方向僅具有較小偏移，而且，整面液晶分子在X方向均發(fā)生了轉動，體現(xiàn)出較好的透光性。
[0070]圖9是仿真獲得的C點處液晶分子轉動角度和所處位置的關系曲線圖。其中，橫軸表示液晶分子距離電極的高度(也即，盒厚)，縱軸表示液晶分子的轉動角度。根據(jù)圖9中兩條曲線對比可知，在現(xiàn)有的像素單元結構下，C點位置的液晶分子基本不轉動，保持83°左右。由于液晶分子基本未轉動，因此，液晶層基本不透光，相應位置亮度很低。而在本實元和本實施例的像素單元在預定條件下的1:在公共電極上設置開口，并將開口設置為I單元邊緣處的不期望方向上的電場分量，.的頂面示意圖。如圖12所示，第三實施例2以及設置在像素電極121和公共電極122
0
設置的支電極1211和連接所述支電極端部
1212相對的位置設置有開口 1221。在本實孟極1212，從而使得像素單元內(nèi)的開口形成匕際上形成一條兩端封閉的槽，公共電極被連接。這里的像素單元具體是指在液晶顯女據(jù)線所限定出顯示單元。
8皮分隔的兩個部分都會有電連接形成，與[0082]其中，像素電極131包括至少兩個平行設置的支電極1311和連接所述支電極端部的端電極1312。
[0083]公共電極132為面電極，其在與端電極1312相對的位置設置有開口 1321。在本實施例中，每個開口 1321對應于沿端電極長度方向排列的至少兩個像素單元的端電極組合設置，從而使得在上述的三個相鄰的像素單元內(nèi)，開口 1321形成為兩端封閉形狀，即，在三個沿端電極長度方向排列的像素單元內(nèi)，開口 1321實際上形成一條兩端封閉的槽，公共電極被開口 1321分隔的兩個部分在開口的端部形成電連接。這里的像素單元具體是指在液晶顯示裝置的陣列基板上由彼此交叉設置的柵線和數(shù)據(jù)線所限定出顯示單元。
[0084]在本實施例中，像素電極121和公共電極122均為透明電極，透明電極可以采用銦錫氧化物(ΙΤ0)、銦鋅氧化物(ΙΖ0)或其他透明導電材料制造。
[0085]需要說明的是，像素電極的支電極為條狀、Z字形、魚骨形等。
[0086]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，開口 521的位置與端電極512的位置部分重疊。進一步地，可以將開口 521的寬度設置為端電極512的寬度的0.8~2.3倍。同時，在本實施例的另一個優(yōu)選實施方式中，端電極512的寬度為1.5"?.7 μ m。
[0087]本實施例為第二實施例和第三實施例提供了一種新的替代方案。
[0088]圖14是本發(fā)明第五實施例的陣列基板的頂面示意圖。如圖14所示，陣列基板140包括彼此交叉設置的柵線141和數(shù)據(jù)線142，柵線141和數(shù)據(jù)線142限定出多個像素單元143。陣列基板140還包括設置在柵線141和數(shù)據(jù)線142交叉位置的開關器件144，位于像素單元143內(nèi)的像素電極145，覆蓋所述陣列基板的公共電極146 ;以及設置于像素電極145和公共電極146之間的 絕緣層147。
[0089]其中，像素電極145包括至少兩個平行設置的支電極1451和連接所述支電極端部的端電極1452。
[0090]公共電極146為面狀電極，其在與端電極1452相對應的位置設置有開口 1461。
[0091]在本實施例中，像素電極145和公共電極146優(yōu)選使用透明電極，其可以改善透射率。透明電極可以采用銦錫氧化物(ΙΤ0)、銦鋅氧化物(IZO)或其他透明導電材料制造。
[0092]需要說明的是，像素電極的支電極為條狀、Z字形、魚骨形等。
[0093]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，開口 521的位置與端電極512的位置部分重疊。進一步地，可以將開口 521的寬度設置為端電極512的寬度的0.8~2.3倍。同時，在本實施例的另一個優(yōu)選實施方式中，端電極512的寬度為1.5"?.7 μ m。
[0094]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，每個開口 1461對應沿端電極長度方向排列的一行像素單元的端電極組合設置，以使得像素單元內(nèi)的開口形成為兩端開放的形狀，僅在陣列基板的邊緣處封閉，也即，在像素單元內(nèi)，開口 1461實際上形成一條縫隙，在Y方向將像素單元內(nèi)的公共電極完全隔離成兩個不連接的部分。該方式制造工藝相對簡單，而且具有最佳的向錯和亂排抑制效果。
[0095]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，可以每個開口 1461對應一個所述像素單元的端電極1452以使得像素單元內(nèi)的開口形成為兩端封閉形狀，即，在像素單元內(nèi)，開口14661實際上形成一條兩端封閉的槽，公共電極被開口 1461分隔的兩個部分在開口的端部形成電連接。該實施方式改善了公共電極不同位置的導電特性，優(yōu)化了公共電極的電勢分布。[0096]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，還可以每個開口 1461對應于沿端電極長度方向排列的至少兩個像素單元的端電極1452組合設置，以使得在上述的三個像素單元內(nèi)，開口 1461形成為兩端封閉形狀，即，在三個沿端電極長度方向排列的像素單元內(nèi)，開口1461實際上形成一條兩端封閉的槽，公共電極被開口 1461分隔的兩個部分在開口的端部形成電連接。
[0097]在本實施例的一個優(yōu)選實施方式中，開關器件144可以使用薄膜晶體管實現(xiàn)，當然，本領域技術人員也可以理解，開關器件144還可以選用其它根據(jù)控制端信號變化執(zhí)行開關操作的半導體器件實現(xiàn)。
[0098]在本實施例中，由于與公共電極在與端電極相對的位置設置開口，使得端電極與公共電極之間沒有相對的面，從而大大削弱了由于端電極而在Y方向以及Z方向形成的電場分量Ey和Ez，從而穩(wěn)定控制邊緣處液晶分子的排布，抑制了向錯現(xiàn)象的出現(xiàn)。
[0099]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域技術人員而言，本發(fā)明可以有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，所述像素單元包括像素電極、公共電極以及設置在像素電極和公共電極之間的絕緣層； 其中，所述像素電極包括至少兩個平行設置的支電極和連接所述支電極端部的端電極； 所述公共電極為在與所述端電極對應的位置設置有開口的面狀電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，其特征在于，所述開口與所述端電極部分重疊。
3.根據(jù)權利要求2所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，其特征在于，所述開口寬度為所述端電極寬度的0.8^2.3倍。
4.根據(jù)權利要求1所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，其特征在于，所述端電極寬度為1.5~1.7 μ m。
5.根據(jù)權利要求1所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，其特征在于，一個所述開口對應一個所述像素單元的端電極。
6.根據(jù)權利要求1所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，其特征在于，一個所述開口對應沿端電極長度方向排列的至少兩個像素單元的端電極組合。
7.根據(jù)權利要求1所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，其特征在于，一個所述開口對應沿端電極長度方向排列的一行像素單元的端電極組合。
8.根據(jù)權利要求1所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，其特征在于，所述像素電極和所述公共電極均為透明電極。
9.根據(jù)權利要求1所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的像素單元，其特征在于，所述像素電極的支電極為條狀、Z字形或魚骨形。
10.一種邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，包括: 彼此交叉設置的柵線和數(shù)據(jù)線，所述柵線和數(shù)據(jù)線限定出多個像素單元； 設置在柵線和數(shù)據(jù)線交叉位置的開關器件； 位于像素單元內(nèi)的像素電極； 覆蓋所述陣列基板的公共電極；以及 設置于所述像素電極和公共電極之間的絕緣層； 其中，所述像素電極包括至少兩個平行設置的支電極和連接所述支電極端部的端電極； 所述公共電極為在與所述端電極對應的位置設置有開口的面狀電極。
11.根據(jù)權利要求10所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，其特征在于，所述開口與所述端電極部分重疊。
12.根據(jù)權利要求11所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，其特征在于，所述開口寬度為所述端電極寬度的0.8^2.3倍。
13.根據(jù)權利要求10所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，其特征在于，所述端電極寬度為1.5"?.7 μ mo
14.根據(jù)權利要求10所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，其特征在于，一個所述開口對應一個所述像素單元的端電極。
15.根據(jù)權利要求10所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，其特征在于，一個所述開口對應沿端電極長度方向排列的至少兩個像素單元的端電極組合。
16.根據(jù)權利要求10所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，其特征在于，一個所述開口對應沿端電極長度方向排列的一行像素單元的端電極組合。
17.根據(jù)權利要求10所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，其特征在于，所述像素電極和所述公共電極均為透明電極。
18.根據(jù)權利要求10所述的邊緣場開關模式液晶顯示裝置的陣列基板，其特征在于，所述像素電極的支電極為條狀、Z字形或魚骨形。
【文檔編號】G02F1/133GK103838041SQ201210484690
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權日:2012年11月23日
【發(fā)明者】韓立靜, 沈柏平, 羅麗媛 申請人:上海天馬微電子有限公司