CN103543562B - 水平电场液晶显示器的像素结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种像素结构，所述像素结构包含晶体管阵列基板和彩色滤光片基板，所述晶体管阵列基板和所述彩色滤光片基板相对地设置。所述晶体管阵列基板包含像素电极和共同电极。所述像素电极包含第一部分和多个第二部分，所述第二部分从所述第一部分延伸而出。所述共同电极包含第一部分和多个第二部分，所述第二部分从所述第一部分延伸而出，其中所述共同电极的所述第二部分与所述像素电极的所述第二部分交替且平行地配置在所述基板上。所述彩色滤光片基板包含遮蔽电极，该遮蔽电极遮蔽所述共同电极的所述第二部分的前端到所述像素电极的区域以及所述像素电极的所述第二部分的前端到所述共同电极的区域。

Description

水平电场液晶显示器的像素结构

技术领域

本发明涉及一种触控式液晶显示器，特别涉及一种水平电场液晶显示器。

背景技术

液晶显示器技术可依据液晶分子的扭曲方向，区分为扭曲向列式液晶显示器（TN-LCD）和水平电场（horizontalelectricfieldtype）液晶显示器。扭曲向列式液晶显示器中，液晶分子会随着两个相对的玻璃基板间的纵向电场的变化而转动。水平电场液晶显示器中，共同电极与像素电极同时制作在晶体管阵列基板上以提供横向电场（transverseelectricfield），使得液晶分子可以随着所述横向电场的变化而水平地转动。与扭曲向列式液晶显示器比较，水平电场液晶显示器具有较大的视角，因而可改善液晶显示器视角的问题。

图1示出一种已知平面转换模式（In-planeswitching,IPS）液晶显示器的像素结构的示意图，其包含栅极线91、数据线92、像素电极93和共同电极94。所述像素电极93和所述共同电极94均具有梳状（comb-like）结构，且依序交替地配置。当显示电位被提供到所述像素电极93时，则可在所述像素电极93与所述共同电极94间形成横向电场。

图1的平面转换模式液晶显示器可配合触控面板而形成触控式液晶显示器，当触控式显示器受到按压时会改变按压点附近的液晶分子的排列状态，按压状态结束后液晶分子必须再度回到按压前的排列状态才能够显示正确图像，然而位于向错区域（disclinationregion），例如区域A的液晶分子，根据电场的分布，却有可能无法回到正确的排列状态而出现亮度不均匀的情形。

鉴于此，本发明还提供一种水平电场液晶显示器的像素结构，其可消除所述向错区域中液晶分子的异常排列，以消除显示亮度不均匀的情形。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平电场液晶显示器的像素结构，其彩色滤光片基板上形成有遮蔽电极，遮蔽在液晶分子的向错区域上。

本发明另一目的是提供一种水平电场液晶显示器的像素结构，其可消除向错区域的液晶分子异常排列所造成的亮度不均的情形。

本发明另一目的是提供一种水平电场液晶显示器的像素结构，其可搭配触控面板而形成触控式液晶显示器。

本发明提供一种水平电场液晶显示器的像素结构，包含晶体管阵列基板和彩色滤光片基板，晶体管阵列基板和彩色滤光片基板彼此相对地设置。所述晶体管阵列基板包含基板、栅极线、数据线、薄膜晶体管、像素电极和共同电极。所述栅极线沿第一方向形成于所述基板上。所述数据线沿第二方向形成于所述基板上并与所述栅极线交错。所述薄膜晶体管形成于所述栅极线上。所述像素电极包含第一部分和多个第二部分，所述第一部分电性耦接所述薄膜晶体管，所述第二部分从所述第一部分延伸而出。所述共同电极包含第一部分和多个第二部分，所述第二部分从所述第一部分延伸而出，其中所述共同电极的所述第二部分与所述像素电极的所述第二部分交替且平行地配置在所述基板上。所述彩色滤光片基板包含遮蔽电极，该遮蔽电极遮蔽所述共同电极的所述第二部分的前端到所述像素电极的区域以及所述像素电极的所述第二部分的前端到所述共同电极的区域。

实施方式中，所述像素电极的所述第二部分和所述共同电极的所述第二部分平行于所述数据线。所述遮蔽电极包含连接部和多个遮蔽部，所述遮蔽部从所述连接部垂直地延伸而出以遮蔽所述共同电极的所述第二部分的前端到所述像素电极的部分区域和所述像素电极的所述第二部分的前端到所述共同电极的部分区域；其中，所述遮蔽电极的所述遮蔽部所遮蔽的区域还可根据液晶分子的转向方向而决定。

实施方式中，所述像素电极的所述第二部分和所述共同电极的所述第二部分呈V字型、锯齿状或梳状。所述遮蔽电极包含连接部和至少一个遮蔽部，所述至少一个遮蔽部从所述连接部延伸而出以遮蔽所述共同电极的所述第二部分的前端到所述像素电极的部分区域和所述像素电极的所述第二部分的前端到所述共同电极的部分区域；其中，所述遮蔽电极包含多个遮蔽部，所述遮蔽部从所述连接部倾斜地延伸而出且彼此相互平行，或所述遮蔽电极包含遮蔽部，所述遮蔽部从所述连接部延伸而出形成三角形、梯形或梳状分布。

实施方式中，所述遮蔽电极的所述连接部遮蔽所述栅极线，且所述遮蔽电极不遮蔽所述共同电极的所述第二部分与所述像素电极的所述第二部分相互平行的区域，以避免影响向错区域外的液晶分子的转向。

本发明实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构中，所述遮蔽电极可浮接或者耦接共同电压以产生干扰电场，藉以当向错区域的液晶分子受到的挤压消除后，干扰液晶分子转向以回复正确排列；其中，所述共同电压可不同或相同于提供到所述晶体管阵列基板的所述共同电极的电压。此外，由于所述遮蔽电极为透明电极，因此不会影响显示器的显示亮度。

附图说明

图1示出已知平面转换模式液晶显示器的像素结构的示意图。

图2a-2e示出本发明实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构的制作流程图。

图3a和3b示出本发明替代实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构的示意图。

图4示出本发明另一替代实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构的示意图。

图5a-5d示出本发明实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构中，遮蔽电极的示意图。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合附图作详细说明。在本发明的说明中，相同的元件以相同的符号表示，在此先说明。

参照图2a-2e所示，其示出本发明实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构的制作流程图。本实施方式的水平电场液晶显示器包含晶体管阵列基板1和彩色滤光片基板2，晶体管阵列基板1和彩色滤光片基板2彼此相对地设置。图2a-2e包含两个像素结构的上视图（上半部）以及所述上视图中沿II-II′的剖视图（下半部）。必须说明的是，为简化图示，图2a-2e的上视图未示出绝缘层11（insulatinglayer）和保护层13（passivationlayer）。

本发明的水平电场液晶显示器可搭配触控面板（如图2e）而形成触控式液晶显示器，所述触控面板例如可为电阻式触控面板或电容式触控面板，但亦可为其他形式的触控面板。触控面板与液晶显示器的耦接方式为已知，故在此不再赘述。

首先，提供基板10，其例如可为玻璃基板或已知用以在其上形成薄膜晶体管阵列（TFTarray）的其他基板，并无特定限制。

如图2a所示，接着在所述基板10上形成第一金属层M1，其形成方式为先在所述基板10上沉积一层导电层后，再利用微影蚀刻（photolithography）的方式图案化所述导电层。所述第一金属层M1的材料只要是能够导电的材料即可，例如可为钼、铝、钛、铟锡氧化物、钨钼合金、铜或其合金，但并不限于此。所述第一金属层M1包含栅极线（例如上视图中下方的M1），该栅极线沿第一方向（例如图示的横向方向）形成于所述基板10上。接着，在所述第一金属层M1上覆盖一层绝缘层11，其材料可为有机材料、无机材料或其组合，其中所述绝缘层11通常称为栅极绝缘层，其材料和形成方式为已知，故在此不再赘述。

如图2b所示，接着在所述绝缘层11上形成通道层12；其中，所述通道层12例如可为金属氧化物、非晶硅、多晶硅或单晶硅半导体通道层。所述通道层12同样是利用微影蚀刻的方式图案化而形成。

如图2c所示，接着在所述绝缘层11和部分所述通道层12上形成第二金属层M2，其形成方式为先在所述绝缘层11和所述通道层12上沉积一层导电层后，再利用微影蚀刻的方式图案化所述导电层；其中，覆盖在部分所述通道层12的所述第二金属层M2作为源极和漏极，所述第二金属层M2还包含数据线，该数据线沿第二方向（例如图示的纵向方向）形成于所述基板上10并与栅极线交错；其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。两条栅极线与两条数据线则可定义像素区域。所述第二金属层M2的材料只要是能够导电的材料即可，例如可为钼、铝、钛、铟锡氧化物、钨钼合金、铜或其合金，但并不限于此。所述第一金属层M1的栅极线、所述通道层12和所述第二金属层M2的源极和漏极共同在所述栅极线上形成薄膜晶体管（TFT）。

如图2c所示，接着形成保护层13，该保护层13覆盖在所述第二金属层M2、所述通道层12和所述绝缘层11上，其材料可为有机材料、无机材料或其组合，其中所述保护层13的材料和形成方式为已知，故在此不再赘述。所述保护层13上利用微影蚀刻形成有至少一个通孔（contacthole）以用于电性连接。

如图2d所示，接着在所述保护层13上形成第三金属层以作为像素电极14和共同电极15；其形成方式为先在所述保护层13上沉积一层导电层后，再利用微影蚀刻的方式图案化所述导电层。所述像素电极14包含第一部分141和多个第二部分142，所述第一部分141电性耦接所述薄膜晶体管，例如通过所述保护层13的通孔电性耦接薄膜晶体管的漏极，所述第二部分142从所述第一部分141延伸而出。所述共同电极15包含第一部分151和多个第二部分152，所述第二部分152从所述第一部分151延伸而出，其中所述共同电极15的所述第二部分152与所述像素电极14的所述第二部分142交替且平行地配置在所述基板10上。

图2e同时显示所述晶体管阵列基板1和所述彩色滤光片基板2，以清楚显示各电极的配置情形。如图2e所示，所述彩色滤光片基板2相对于所述晶体管阵列基板1而设置，并夹设液晶层3。所述彩色滤光片基板2包含基板20、黑色矩阵层21、滤光层22和覆盖层（overcoatlayer）23；其中，在基板上形成黑色矩阵层、滤光层和覆盖层的方式为已知。本发明还在所述覆盖层23上利用微影蚀刻的方式形成遮蔽电极24，其遮蔽（或对位于）所述共同电极15的所述第二部分152的前端到所述像素电极14的区域以及所述像素电极14的所述第二部分142的前端到所述共同电极15的区域，亦即本发明所称的向错区域。向错区域的液晶分子受到的电场方向不同于所述共同电极15的所述第二部分152与所述像素电极14的所述第二部分142相互平行的区域。必须说明的是，本发明说明中提及的所述第二部分的前端指所述第二部分中远离所述第一部分的一端。

本发明中，所述遮蔽电极24可浮接或者耦接共同电压；其中，当所述遮蔽电极24为浮接时，其可与相同像素中其他元件产生杂散电容而形成电场，藉以当向错区域的液晶分子受到的挤压消除后，干扰液晶分子的转向以回复正确的排列。当所述遮蔽电极24耦接共同电压时，其所产生的电场亦能达到干扰液晶分子转向的效果。此外，所述遮蔽电极24所耦接的所述共同电压可相同或不同于提供到所述晶体管阵列基板1的所述共同电极15者，并无特定限制，只要能产生电场干扰使向错区域中液晶分子的转向即可。

此外，为了避免影响向错区域以外液晶分子的转向，所述遮蔽电极24优选不遮蔽所述共同电极15的所述第二部分152与所述像素电极14的所述第二部分142相互平行的区域。

如图3a和3b所示，其示出本发明替代实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构的上视图，包含栅极线31、数据线32、像素电极33、共同电极34和遮蔽电极40；其中，所述栅极线31、数据线32、像素电极33和共同电极34形成于晶体管阵列基板上而所述遮蔽电极40形成于彩色滤光片基板上。本实施方式中，所述像素电极33同样包含第一部分331和多个第二部分332，该第二部分332从所述第一部分331延伸而出，所述共同电极34同样包含第一部分341和多个第二部分342，第二部分342从所述第一部分341延伸而出；其中，所述像素电极33的所述第二部分332和所述共同电极34的所述第二部分342平行于所述数据线32。本实施方式中，遮蔽电极40同样遮蔽（或定位）所述共同电极34的所述第二部分342的前端到所述像素电极33的区域和所述像素电极33的所述第二部分332的前端到所述共同电极34的区域；其中，所述遮蔽电极40可以为矩形（如图3a所示）或其他形状，例如图3b所示所述遮蔽电极40包含连接部401和多个遮蔽部402，所述遮蔽部402从所述连接部401垂直地延伸而出以遮蔽所述共同电极34的所述第二部分342的前端到所述像素电极33的部分区域和所述像素电极33的所述第二部分332的前端到所述共同电极34的部分区域。此外，由于液晶分子的转向方向会决定向错区域的位置，因此所述遮蔽部402所遮蔽的区域还可根据液晶分子的转向方向决定。例如图3b中，当液晶分子的转向方向如箭头所示的方向，所述遮蔽部402所遮蔽的区域则如图3b所示；当液晶分子的转向方向垂直于箭头所示的方向，所述遮蔽部402所遮蔽的区域则如图3b所示的区域B。

如图4所示，其示出本发明另一替代实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构的上视图，包含栅极线31、数据线32、像素电极33、共同电极34和遮蔽电极40；同理，所述栅极线31、数据线32、像素电极33和共同电极34形成于晶体管阵列基板上而所述遮蔽电极40形成于彩色滤光片基板上。本实施方式中，所述像素电极33同样包含第一部分331和多个第二部分332，多个第二部分332从所述第一部分331延伸而出，所述共同电极34同样包含第一部分341和多个第二部分342，第二部分342从所述第一部分341延伸而出；其中，所述像素电极33的所述第二部分332和所述共同电极34的所述第二部分342可呈V字型、锯齿状（zig-zag）或梳状（comb-like）。所述遮蔽电极40包含连接部401和至少一个遮蔽部402，所述至少一个遮蔽部402从所述连接部401延伸而出以遮蔽所述共同电极34的所述第二部分342的前端到所述像素电极33的部分区域和所述像素电极33的所述第二部分332的前端到所述共同电极34的部分区域。一种实施方式中，所述遮蔽电极40包含多个遮蔽部402，该遮蔽部402从所述连接部401倾斜地延伸而出且彼此相互平行。另一实施方式中，所述遮蔽电极40包含遮蔽部402，该遮蔽部402从所述连接部401延伸而出形成三角形、梯形或梳状分布（comb-likedistribution）。

图5a到5d显示本发明实施方式的水平电场液晶显示器的像素结构中遮蔽电极40的示意图，其包含连接部401和至少一个遮蔽部402，或者形成矩形（图5d）；其中，所述遮蔽电极40的连接部401用以延伸到相邻像素且可遮蔽或不遮蔽于栅极线上方；所述遮蔽部402从所述连接部401延伸而出以遮蔽向错区域。必须说明的是，所述遮蔽电极40根据像素电极和共同电极的不同配置可具有不同的形状，并不限于图5a-5d所示。

本发明实施方式中，所述彩色滤光片基板2的遮蔽电极24（或40）为透明电极，以避免影响液晶显示器的显示效果，且所述遮蔽电极24（或40）根据所述晶体管阵列基板1的像素电极14（或33）和共同电极15（或34）的配置而具有不同形状，只要能够至少遮蔽（或定位）向错区域即可；亦即，所述共同电极15（或34）的所述第二部分152（或342）的前端到所述像素电极14（或33）的区域（或部分区域）以及所述像素电极14（或33）的所述第二部分142（或332）的前端到所述共同电极15（或34）的区域（或部分区域）。

可以了解的是，所述晶体管阵列基板1和所述彩色滤光片基板2可分别制作，图2a-2e的顺序并非用于说明所述彩色滤光片基板2在所述晶体管阵列基板1制作完成后才制作。

可以了解的是，虽然本发明的说明书中是以两个像素区域来说明，然而晶体管阵列基板包含多个阵列排列的像素，因此形成于彩色滤光片基板上的遮蔽电极也相对于各像素区域形成重复的结构。

必须说明的是，虽然本发明说明以平面转换模式（IPS）液晶显示器来说明，然而本发明的遮蔽电极亦可适用于边缘电场切换式（FFS）液晶显示器。本发明的发明构思为，在彩色滤光片基板上另外设置遮蔽电极用于干扰向错区域的液晶分子转向，以使受到的挤压消除后能够回复到正确的位置。

综上所述，已知平面转换模式液晶显示器搭配触控面板使用时，向错区域的液晶分子受到挤压后可能无法回复到正确的排列位置，而可能出现显示异常的情形。因此，本发明还提出一种水平电场液晶显示器的像素结构（图2e、图3a、图3b和图4），其通过在彩色滤光片基板上另外设置遮蔽电极以产生干扰电场，使得向错区域的液晶分子在受到挤压后能够回复正确的排列，以消除显示异常的情形。

虽然本发明已以前述实施方式公开，然其并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种变动与修改。因此本发明的保护范围应以所附的权利要求书所界定的为准。

Claims (13)

1.一种水平电场液晶显示器的像素结构，该像素结构包含：

晶体管阵列基板，该晶体管阵列基板包含：

基板；

栅极线，沿第一方向形成于所述基板上；

数据线，沿第二方向形成于所述基板上并与所述栅极线交错；

薄膜晶体管，形成于所述栅极线上；

像素电极，包含第一部分和多个第二部分，所述第一部分电性耦接所述薄膜晶体管，所述第二部分从所述第一部分延伸而出；及

共同电极，包含第一部分和多个第二部分，所述第二部分从所述第一部分延伸而出，其中所述共同电极的所述第二部分与所述像素电极的所述第二部分交替且平行地配置在所述基板上，

其特征在于，所述像素结构还包括：

彩色滤光片基板，与所述晶体管阵列基板相对，所述彩色滤光片基板包含遮蔽电极，该遮蔽电极遮蔽所述共同电极的所述第二部分的前端到所述像素电极的区域以及所述像素电极的所述第二部分的前端到所述共同电极的区域。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其中所述像素电极的所述第二部分和所述共同电极的所述第二部分平行于所述数据线。

3.根据权利要求2所述的像素结构，其中所述遮蔽电极包含连接部和多个遮蔽部，所述遮蔽部从所述连接部垂直地延伸而出以遮蔽所述共同电极的所述第二部分的前端到所述像素电极的部分区域和所述像素电极的所述第二部分的前端到所述共同电极的部分区域。

4.根据权利要求3所述的像素结构，其中还根据液晶分子的扭曲方向决定所述遮蔽电极的所述遮蔽部所遮蔽的区域。

5.根据权利要求3所述的像素结构，其中所述遮蔽电极呈矩形。

6.根据权利要求1或2所述的像素结构，其中所述像素电极的所述第二部分和所述共同电极的所述第二部分呈V字型、锯齿状或梳状。

7.根据权利要求6所述的像素结构，其中所述遮蔽电极包含连接部和至少一个遮蔽部，所述至少一个遮蔽部从所述连接部延伸而出以遮蔽所述共同电极的所述第二部分的前端到所述像素电极的部分区域和所述像素电极的所述第二部分的前端到所述共同电极的部分区域。

8.根据权利要求7所述的像素结构，其中所述遮蔽电极包含多个遮蔽部，所述多个遮蔽部从所述连接部倾斜地延伸而出且相互平行。

9.根据权利要求7所述的像素结构，其中所述遮蔽电极包含遮蔽部，所述遮蔽部从所述连接部延伸而出形成三角形、梯形或梳状分布。

10.根据权利要求3或7所述的像素结构，其中所述遮蔽电极的所述连接部遮蔽所述栅极线，且所述遮蔽电极不遮蔽所述共同电极的所述第二部分与所述像素电极的所述第二部分相互平行的区域。

11.根据权利要求1所述的像素结构，其中所述遮蔽电极浮接或者耦接共同电压。

12.根据权利要求11所述的像素结构，其中将所述共同电压提供到所述晶体管阵列基板的所述共同电极。

13.根据权利要求1所述的像素结构，其中所述遮蔽电极为透明电极。