像素结构、显示装置及制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种像素结构、显示装置及其制造方法，其中像素结构中设置有金属数据线、黑矩阵、第一电极层和第二电极层，金属数据线的正投影完全覆盖在所述黑矩阵中，金属数据线与黑矩阵之间依次设置有第一电极层和第二电极层，第一电极层为板状电极，第二电极层为狭缝状电极，第一电极层与第二电极层的非重叠区域对应于黑矩阵与金属数据线，靠近金属数据线设置的第一电极层中对应于黑矩阵边缘处的位置设置有空隙。根据本发明的像素结构、显示装置及制造方法，能够降低像素电极和公共电极靠近对面的边缘电场，在黑矩阵有偏移的情况下，不容易发生混色。
【专利说明】像素结构、显示装置及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于液晶显示【技术领域】，特别涉及一种像素结构、显示装置及制造方法。
【背景技术】
[0002]薄膜晶体管液晶显示器(TFT-1XD)按照显示模式主要分为扭转向列(TwistNematic, TN),垂直配向(Vertical Align, VA)，平面转动(In Plane Switch, IPS)模式，其中后两者为目前主流的宽视角技术，基本解决了 TN模式视角较窄和灰阶反转严重的问题。
[0003]高级超维场转换(ADSDS,ADvanced Super Dimension Switch,简称 ADS)技术通过同一平面内狭缝电极边缘所产生的电场以及狭缝电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电场，使液晶盒内狭缝电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转，从而提高了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-1XD产品的画面品质，具有高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无挤压水波纹(PushMura)等优点。
[0004]随着产品分辨率的不断提高，像素的尺寸越来越小，对于像素开口率要求也不断提高，所以黑矩阵宽度尽可能减小；同时由于ADS产品的公共电极一般为铟锡氧化物(ITO)制作，其中ITO电阻较高，为了减小电阻电容(RC)延迟并增加存储电容，在设计公共电极时会尽可能增加公共电极的面积，一般的ITO和数据线会完全重叠设计。
[0005]如图1所示，为现有高分辨率的ADS像素结构俯视图，该俯视图仅仅作为示意图，在一个平面上示意各个部分之间的相对位置关系，其中，16表示第二电极层为像素电极，12表示金属数据线，22表示位于金属数据线12上方的黑矩阵。
[0006]如图2所示，为现有像素结构沿A-B的截面示意图:其中11为入射背光；12为金属数据线；13为有机平坦层，一般采用树脂材料制作；14为第一电极层，可以设置为公共电极；15为绝缘层，一般采用氮化硅材料制作；16为第二电极层，可以设置为像素电极。其中21为通过彩膜基板彩色滤光片的出射光；22为彩膜基板黑矩阵，一般采用树脂材料制作，高分辨率产品黑矩阵宽度一般小于6.0um ；23为彩膜基板彩色滤光片(例如红/绿/蓝像素)，一般地采用树脂材料制作；24为彩膜基板平坦层，一般采用树脂材料制作。其中31为阵列基板和彩膜基板中间的液晶层，液晶分子长轴会沿平行电场方向转动；32为像素电极和公共电极产生的边缘电场，在电场作用区域内，液晶分子会发生偏转，有出射光，无电场作用时，液晶分子无偏转，无出射光。
[0007]如图3所示，由于高分辨率产品黑矩阵宽度一般都小于6.0um，黑矩阵22和金属数据线12的重叠宽度较小。如果彩膜基板和阵列基板对盒向一侧发生轻微偏移时，像素电极和公共电极形成的边缘电场范围会接近甚至超出黑矩阵另一侧，即液晶层偏转的范围会接近甚至超出黑矩阵另一侧。当IXD单独显示红、绿、蓝画面，即一个亚像素加载数据电压，相邻亚像素不加载电压。第一个像素的出射光21以外，在靠近相邻像素的黑矩阵22—侧会有较轻微的出射光25，因此会导致第一个像素的单色出射光(如红)与相邻像素的出射单色光(如绿)发生混色(如黄色)，该问题在侧视角情况下会更加严重。
【发明内容】
[0008](一)要解决的技术问题
[0009]本发明要解决的技术问题是:提出一种高级超维场显示模式的像素结构、显示装置及制造方法，能够降低像素电极和公共电极靠近对面的边缘电场，在黑矩阵有偏移的情况下，不容易发生混色。
[0010](二)技术方案
[0011]为了解决上述技术问题，本发明提出了一种像素结构，所述像素结构中设置有金属数据线、黑矩阵、第一电极层和第二电极层，所述金属数据线的正投影完全覆盖在所述黑矩阵中，所述金属数据线与所述黑矩阵之间依次设置有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层为板状电极，所述第二电极层为狭缝状电极，所述第一电极层与所述第二电极层的非重叠区域对应于所述黑矩阵与所述金属数据线，其特征在于，靠近所述金属数据线设置的第一电极层中对应于黑矩阵边缘处的位置设置有空隙。
[0012]其中，靠近所述金属数据线设置的所述第一电极层中对应于黑矩阵两个边缘处的位置各设置有一条空隙。
[0013]其中，其中所述每条空隙的开口宽度为1.0?2.0um。
[0014]其中，所述第一电极层为公共电极，第二电极层为像素电极。
[0015]其中，所述像素电极和所述公共电极非重叠区域宽度为2.0?4.0um。
[0016]本发明还提出了一种显示装置，包括阵列基板和彩膜基板及夹设于其间的液晶层，所述显示装置包括上述任意一种像素结构，所述金属数据线、第一电极层和第二电极层依次设置在阵列基板内，所述黑矩阵设置在所述彩膜基板内。
[0017]本发明还提出了一种像素结构的制造方法，包括:形成金属数据线、黑矩阵、第一电极层和第二电极层的步骤；
[0018]其中，所述金属数据线的正投影完全覆盖在所述黑矩阵中，所述金属数据线与黑矩阵之间依次设置有第一电极层和第二电极层，第一电极层为板状电极，第二电极层为狭缝状电极，所述第一电极层与所述第二电极层的非重叠区域对应于所述黑矩阵与所述金属数据线，靠近所述金属数据线设置的所述第一电极层中对应于黑矩阵边缘处的位置设置有空隙。
[0019]其中，靠近所述金属数据线设置的所述第一电极层中对应于黑矩阵两个边缘处的位置各设置有一条空隙。
[0020]其中，其中所述每条空隙的开口宽度为1.0?2.0um。
[0021]其中，所述第一电极层为公共电极，第二电极层为像素电极，所述像素电极和所述公共电极非重叠区域宽度为2.0?4.0um。
[0022](三)有益效果
[0023]根据本发明的像素结构、显示装置及制造方法，能够降低像素电极和公共电极靠近对面的边缘电场，因此液晶分子偏转范围距离黑矩阵另一侧有一定距离，在黑矩阵有偏移的情况下，不容易发生混色。
【专利附图】
【附图说明】[0024]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，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是现有技术中高分辨率ADS的像素结构俯视图；
[0026]图2是图1中的结构沿A-B方向的截面示意图；
[0027]图3是现有技术中闻分辨率ADS的电场分布不意图；
[0028]图4是本发明实施例的像素结构俯视图；
[0029]图5是本发明实施例的像素结构沿C-D方向的截面示意图。
[0030]上述图中的附图标记说明如下:
[0031]11:入射背光；12:金属数据线；13:有机平坦层；14:第一电极层；15:绝缘层；16:第二电极层；17:空隙；21:出射光；22:黑矩阵；23:像素；24:彩膜基板平坦层；25:出射光；31:液晶；32、33:边缘电场。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]本发明的实施例中提出了一种像素结构，该像素结构中设置有金属数据线、黑矩阵、第一电极层和第二电极层，金属数据线的正投影完全覆盖在黑矩阵中，金属数据线与黑矩阵之间依次设置有第一电极层和第二电极层，第一电极层为板状电极，第二电极层为狭缝状电极，第一电极层与第二电极层的非重叠区域对应于黑矩阵与金属数据线，靠金属数据线设置的第一电极层中对应于黑矩阵边缘处的位置设置有空隙。通过该像素结构，能够降低第一电极层和第二电极层靠近对面的边缘电场，因此液晶分子偏转范围距离黑矩阵另一侧有一定距离，在黑矩阵有偏移的情况下，不容易发生混色。
[0034]像素结构中，靠近金属数据线设置的第一电极层中对应于黑矩阵两个边缘处的位置各设置有一条空隙，其中每条空隙的开口宽度为1.0?2.0um0通过两条空隙及开口宽度的设置，能够进一步降低第一电极层和第二电极层靠近对面的边缘电场，获得更优的视觉效果。需要说明的是，本发明中可以在对应于黑矩阵一个边缘处的位置设置有至少一条空隙，在此不作限制，只要可以通过在对应于黑矩阵的边缘处设置间隙能实现降低边缘电场即可。
[0035]像素结构中，第一电极层为公共电极，第二电极层为像素电极，像素电极和公共电极非重叠区域宽度为2.0?4.0um。通过公共电极、像素电极非重叠区域宽度的设置，以及与空隙开口宽度之间的尺寸关系，能确保像素电极和公共电极靠近对面的边缘电场获得充分的降低。
[0036]本发明的实施例中还提出了一种显示装置，包括阵列基板和彩膜基板及夹设于其间的液晶层，显示装置包括上述任意一种像素结构，金属数据线、第一电极层和第二电极层依次设置在阵列基板内，黑矩阵设置在彩膜基板内。[0037]本发明的实施例中还提出了一种像素结构的制造方法，包括:形成金属数据线、黑矩阵、第一电极层和第二电极层的步骤；
[0038]其中，金属数据线的正投影完全覆盖在黑矩阵中，金属数据线与黑矩阵之间依次设置有第一电极层和第二电极层，第一电极层为板状电极，第二电极层为狭缝状电极，第一电极层与第二电极层的非重叠区域对应于黑矩阵与金属数据线，靠近金属数据线设置的第一电极层中对应于黑矩阵边缘处的位置设置有空隙。
[0039]在本发明的像素结构的制造方法中，靠近金属数据线设置的第一电极层中对应于黑矩阵两个边缘处的位置各设置有一条空隙，其中所述每条空隙的开口宽度为1.0~2.0um，其中，第一电极层为公共电极，第二电极层为像素电极，像素电极和公共电极非重叠区域宽度为2.0~4.0um0通过两条空隙及开口宽度的设置，能够进一步降低像素电极和公共电极靠近对面的边缘电场，获得更优的视觉效果，同时能确保像素电极和公共电极靠近对面的边缘电场获得充分的降低。
[0040]如图4所示，为本发明实施例中像素结构的俯视图，该俯视图仅仅作为示意图，在一个平面上示意各个部分之间的相对位置关系，其中，在所述像素结构中，具有第一电极层14，可以设置为板状电极，以及第二电极层16，可以设置为狭缝状电极，第一电极层14与第二电极层16绝缘设置。该像素结构还包括金属数据线12以及位于金属数据线12上方的黑矩阵22，其中第一电极层14在对应于黑矩阵22的区域具有空隙17。第一电极层14和第二电极层16设置为公共电极和像素电极，当第一电极层14为公共电极时，第二电极层16为像素电极；当第一电极层14为像素电极时，第二电极层16为公共电极。 [0041]如图5所示，为图4中像素结构沿C-D方向的截面示意图，其中具有金属数据线12，一般采用钥金属制作，厚度为2200人；平坦层13，一般采用树脂材料制作，厚度为2.0um;第一电极层14，厚度为700 A，可以采用铟锡氧化物(ITO)制作；绝缘层15，一般采用氮化硅材料制作，厚度为2000 A ;第二电极层16，厚度为500 A，可以采用铟锡氧化物(Ι--)制作；位于阵列基板和彩膜基板中间的液晶层31，液晶分子长轴会沿平行电场方向转动；彩膜基板黑矩阵22，一般采用树脂材料制作，高分辨率产品黑矩阵宽度一般小于
6.0um ;彩膜基板红/绿/蓝像素23，采用树脂材料制作；彩膜基板平坦层24，一般地采用树脂材料制作；其中第一电极层14在黑矩阵22下方的边缘处开有空隙，优选为两条空隙，优选空隙宽度为1.0~2.0um,第一电极层14和第二电极层16非重叠部分宽度为2~4.0um。
[0042]从图5中可以看出，金属数据线12的正投影完全覆盖在所述黑矩阵22中，第一电极层14与第二电极层16的非重叠区域对应于黑矩阵22与金属数据线12。
[0043]如图5所示，其中入射背光11沿所示方向入射，通过面板的彩膜基板彩色滤光片一侧出射形成出射光21。在像素结构工作时，第一电极层14与第二电极层16产生边缘电场32、33，该电场的作用范围为第一电极层14边缘，通过第一电极层14上的空隙屏蔽了第二电极层16与第一电极层14形成的一部分电场,减小了第一电极层14和第二电极层16在像素长边方向上的ADS电场强度，在边缘电场32、33范围内液晶分子长轴主要沿平面偏转。电场32和电场33在一定范围内有叠加作用，需要说明的是电场33的强度远小于电场32的强度。
[0044]由于空隙的存在，降低了第二电极层16与第一电极层14靠近对面的边缘电场，因此液晶分子偏转范围距离黑矩阵22另一侧边缘有一定距离1.0-2.0um，在黑矩阵22有偏移的情况下，不容易发生混色。
[0045]像素结构的阵列基板的制造方法是，在衬底基板上形成金属数据线12，一般地采用钥金属制作，厚度为2200人,随后在其上沉积平坦层13，采用树脂材料制作，厚度为
2.0um;在平坦层13上沉积第一电极层14，厚度为700 A，然后通过构图在第一电极层14上形成空隙，优选为两条空隙，优选的空隙宽度为1.0?2.0um，随后在第一电极层14上形成绝缘层15，绝缘层15可以使用氮化硅材料制作，厚度为2000 A |這后在绝缘层15形成
第二电极层16，厚度为500 A。之后，形成彩膜基板。
[0046]将阵列基板和彩膜基板进行对盒，应当注意，金属数据线12的正投影完全覆盖在黑矩阵22中，第一电极层14与第二电极层16的非重叠区域对应于黑矩阵22与金属数据线12。
[0047]本发明的像素结构及其制造方法还可以用于显示装置以及该显示装置的制造方法中。
[0048]以上实施例仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和范围当中。
【权利要求】
1.一种像素结构，所述像素结构中设置有金属数据线、黑矩阵、第一电极层和第二电极层，所述金属数据线的正投影完全覆盖在所述黑矩阵中，所述金属数据线与所述黑矩阵之间依次设置有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层为板状电极，所述第二电极层为狭缝状电极，所述第一电极层与所述第二电极层的非重叠区域对应于所述黑矩阵与所述金属数据线，其特征在于，靠近所述金属数据线设置的第一电极层中对应于黑矩阵边缘处的位置设置有空隙。
2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，靠近所述金属数据线设置的所述第一电极层中对应于黑矩阵两个边缘处的位置各设置有一条空隙。
3.根据权利要求2所述的像素结构，其特征在于，其中所述每条空隙的开口宽度为.1.0 ?2.0um.
4.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述第一电极层为公共电极，第二电极层为像素电极。
5.根据权利要求4所述的像素结构，其特征在于，所述像素电极和所述公共电极非重叠区域宽度为2.0?4.0um。
6.一种显示装置，包括阵列基板和彩膜基板及夹设于其间的液晶层，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1-5任一所述的像素结构，所述金属数据线、第一电极层和第二电极层依次设置在阵列基板内，所述黑矩阵设置在所述彩膜基板内。
7.一种像素结构的制造方法，包括:形成金属数据线、黑矩阵、第一电极层和第二电极层的步骤； 其中，所述金属数据线的正投影完全覆盖在所述黑矩阵中，所述金属数据线与黑矩阵之间依次设置有第一电极层和第二电极层，第一电极层为板状电极，第二电极层为狭缝状电极，所述第一电极层与所述第二电极层的非重叠区域对应于所述黑矩阵与所述金属数据线，靠近所述金属数据线设置的所述第一电极层中对应于黑矩阵边缘处的位置设置有空隙。
8.根据权利要求7所述的像素结构的制造方法，其特征在于，靠近所述金属数据线设置的所述第一电极层中对应于黑矩阵两个边缘处的位置各设置有一条空隙。
9.根据权利要求8所述的像素结构的制造方法，其特征在于，其中所述每条空隙的开口宽度为1.0?2.0um。
10.根据权利要求7所述的像素结构的制造方法，其特征在于，所述第一电极层为公共电极，第二电极层为像素电极，所述像素电极和所述公共电极非重叠区域宽度为2.0?.4.0um.
【文档编号】G02F1/1362GK104007588SQ201410228190
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】王姮若, 樊浩原, 莫再隆 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 成都京东方光电科技有限公司