CN101950101B

CN101950101B - 液晶显示面板

Info

Publication number: CN101950101B
Application number: CN2010102215512A
Authority: CN
Inventors: 吉田周平; 西村城治; 上原利范
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Magno Haote Co ltd
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2030-07-02
Also published as: JP2011017887A; CN101950101A; US8363193B2; US20110007256A1

Abstract

一种液晶显示面板，包括：一对基板，设置为彼此相对并夹设液晶层；上电极，设置在所述一对基板中的一个基板上，在所述上电极中多个狭缝状开口平行地设置在显示区域中形成的多个子像素的每个中；下电极，经由所述上电极和绝缘膜形成在所述基板上；以及屏蔽电极，形成在另一个基板上且面对所述液晶层，其中，当相邻狭缝状开口之间的间距为P，并且所述上电极在相邻狭缝状开口之间的宽度为L时，L/P的范围为45％至55％。

Description

液晶显示面板

技术领域

本发明涉及横向电场型液晶显示面板，更具体地，涉及FFS(边缘场切换)模式液晶显示面板，其中屏蔽电极形成在滤色器基板上并面对液晶层，并且该显示面板具有良好的透射率和不高的驱动电压。

背景技术

液晶显示面板重量轻且薄，并且与CRT(阴极射线管)相比具有低功耗，因此广泛地使用在用于显示的电子设备中。液晶显示面板构造为以预定方向设置的液晶分子的取向通过电场改变，因此液晶层的光透射量被改变以显示图像。液晶显示面板包括反射式液晶显示面板、透射式液晶显示面板和透反式液晶显示面板，在反射式液晶显示面板中，外部光输入到液晶层，被反射板反射，再一次透射液晶层而发射，在透射式液晶显示面板中，来自背光装置的入射光透射液晶层，透反式液晶显示面板具有反射部分和透射部分。

作为给液晶显示面板的液晶层施加电场的方法，有纵向电场型和横向电场型。纵向电场型液晶显示面板构造为基本上为纵向方向的电场由其间夹设有液晶层的一对电极施加给液晶分子。作为纵向电场的液晶显示面板，有TN(扭曲向列)模式、VA(垂直取向)模式和MVA(多域垂直取向)模式等。横向电场型液晶显示面板构造为一对电极设置在一对基板之一的内表面上，在该对基板之间夹设有液晶层以彼此绝缘，并且基本上为横向方向的电场施加给液晶分子。作为横向电场型液晶显示面板，有IPS(面内切换)模式和FFS模式等，对于IPS(面内切换)模式，在平面图中成对的电极没有彼此重叠，对于FFS模式，在平面图中成对的电极彼此重叠。

其中，IPS模式液晶显示面板构造为包括像素电极和公共电极的成对的电极为梳齿状以在彼此电绝缘的状态下彼此啮合(mesh)，并且横向方向上的电场施加给像素电极和公共电极之间的液晶。IPS模式液晶显示面板与纵向电场型液晶显示面板相比优点在于具有宽视角。

FFS模式液晶显示面板构造为包括公共电极和像素电极的成对的电极经由绝缘膜而设置在不同的层中，狭缝状开口设置在面对液晶层的公共电极或像素电极中，并且通过狭缝状开口的基本上横向方向上的电场施加给液晶层。FFS模式液晶显示面板可以获得宽视角且改善图像的对比度，并且在近年的使用日益增长。作为FFS模式液晶显示面板，有公共电极和像素电极形成在与用作开关元件的薄膜晶体管(TFT)基本上相同的平面上的液晶显示面板以及公共电极和像素电极都设置在TFT上面的液晶显示面板。

其中，在公共电极和像素电极都设置在TFT上面的FFS模式液晶显示面板中，TFT等的表面涂覆有层间树脂膜，并且由透明导电材料形成的下电极和具有狭缝状开口的上电极形成在层间树脂膜的表面上，并在电极间夹设有电极间绝缘膜。上电极和下电极都可以用作像素电极和公共电极。

尽管在纵向电场型液晶显示面板中，公共电极形成在透明基板上并面对显示表面，但是在横向电场型液晶显示面板中，在透明基板上不形成电极。出于这样的原因，在横向电场型液晶显示面板中，液晶分子的取向可以因来自外部的静电(诸如人的手指)而受到干扰。因此，作为横向电场型液晶显示面板，JP-A-2008-209529描述了这样的液晶显示面板，其中防静电的透明导电电极(在下文，称为″屏蔽电极″)成型在滤色器基板的透明基板上并面对显示表面，从而防止图像因静电而受到干扰。

此外，作为横向电场型液晶显示面板，JP-A-2008-129405描述了这样的液晶显示面板，其中屏蔽电极成型在滤色器基板的透明基板上并面对液晶层。在下文，成型在透明基板上并面对显示表面的屏蔽电极称为″外部屏蔽″，并且成型在透明基板上并面对液晶层的屏蔽电极称为″内部屏蔽″。

在外部屏蔽的情况下，用作像素电极的上电极或下电极与屏蔽电极以等于或大于透明基板的厚度彼此隔开。因此，即使在屏蔽电极和像素电极之间形成的纵向电场施加给液晶层时，有利的是，对透射率的影响也很小。因此，在外部屏蔽的情况下，透射率高，并且子像素中电场方向之间的变化小，结果，可以降低驱动电压。

相反，在内部屏蔽的情况下，优点是屏蔽电极可以通过与现有技术的纵向电场型液晶显示面板中公共电极的形成步骤相同的步骤形成在透明基板上并面对液晶层。因此，在内部屏蔽的情况下，即使在采用大板的液晶显示面板时，也不必新提供形成内屏蔽电极的大规模设备。此外，在内部屏蔽的情况下，因为屏蔽电极不暴露到外面，所以屏蔽电极不容易被损坏。特别是，对于手指触摸的液晶显示面板是有效的。如上所述，外部屏蔽和内部屏蔽分别具有优点和缺点，因此二者被适当选择和制造。

发明内容

外部屏蔽和内部屏蔽之间的差别仅在于屏蔽电极在透明基板上的形成位置。然而，如果改变屏蔽电极的形成位置，则可以改变透射率或驱动电压。该改变的发生是由于屏蔽电极和像素电极之间的纵向电场。就是说，与内部屏蔽一样，如果屏蔽电极和像素电极彼此接近且增加纵向电场，则透射率下降，并且驱动电压增加。在外部屏蔽的情况下，屏蔽电极和像素电极彼此隔开等于或大于透明基板的厚度。因此，即使在增加屏蔽电极时，纵向电场的影响也很小，因此对策不是很重要。然而，在内部屏蔽的情况下，因为屏蔽电极和像素电极之间的距离短，所以因增加屏蔽电极对纵向电场的影响显著，并且应当提供对策。

因此，所希望的是解决有关内部屏蔽型FFS模式液晶显示面板中存在纵向电场显著影响的问题。就是说，所希望的是提供这样的内部屏蔽型FFS模式液晶显示面板，通过对于各种形状的狭缝状开口检测透射率与电压之间的关系，而使内部屏蔽型FFS模式液晶显示面板具有良好的透射率且使用不很高的驱动电压。

本发明的实施例提供一种液晶显示面板。该液晶显示面板包括一对基板，设置为彼此相对且夹设液晶层。在该对基板中的一个基板上提供上电极，在上电极中多个狭缝状开口平行地设置在显示区域中形成的多个子像素的每个中，下电极经由上电极和绝缘膜形成在该基板上，并且屏蔽电极形成在另一个基板上并面对液晶层。当相邻狭缝状开口之间的节距为P，并且上电极在相邻狭缝状开口之间的宽度为L时，L/P的范围为45％至55％。

在本发明实施例的FFS模式液晶显示面板中，如果不改变优选的狭缝状开口而将外部屏蔽型改变为内部屏蔽型，则透射率下降，并且驱动电压增加。对于该液晶显示面板，甚至在内部屏蔽型FFS模式液晶显示面板中，也获得具有良好透射率且具有低驱动电压的液晶显示面板，这可以通过各种狭缝状开口的L/P关系获得的透射率与驱动电压之间的关系得到确认。如果L/P小于45％，则驱动电压低，但是透射率的下降程度增加，并且如果L/P超过55％，则透射率是满意的，而驱动电压过高。因此，这两种情况不是优选的。

在本发明实施例的液晶显示面板中，当透射率为T，并且施加在上电极和下电极之间的驱动电压为V时，由T³/V表示的效率值E可以等于或大于最大值的95％，并且透射率T可以等于或大于最大值的98％。

在本发明实施例的内部屏蔽型FFS模式液晶显示面板中，由T³/V表示的效率值E等于或大于最大值的95％的L/P范围为38％至55％。然而，如果L/P小于45％，是不希望的，透射率T小于98％。如果效率值E小于最大值的95％，是不希望的，施加电压与透射率的有效比下降。

在本发明实施例的液晶显示面板中，上电极可以是公共电极。

在FFS模式液晶显示面板中，上电极可以用作像素电极或公共电极。在本发明实施例的液晶显示面板中，因为上电极用作公共电极，所以形成为内部屏蔽的屏蔽电极与像素电极之间的距离与上电极用作像素电极的情况相比扩大。因此，减少了因屏蔽电极产生的纵向电场导致的透射率的下降。

附图说明

图1是示出该实施例中的一个像素的阵列基板的轮廓的平面图。

图2是沿着该实施例中的图1的II-II线剖取的截面图。

图3是沿着该实施例中的图1的III-III线剖取的截面图。

图4A是示出在实施例的液晶显示面板中透射率与驱动电压相对于电极宽度的关系的图，而图4B是示出效率值T³/V相对于电极宽度关系的图。

图5A是示出在比较示例的液晶显示面板中透射率与驱动电压相对于电极宽度的关系的图，而图5B是示出效率值T³/V相对于电极宽度关系的图。

具体实施方式

在下文，将参考实施例和附图描述进行本发明的方式。下面的实施例不意味着将本发明限制为所描述的内容。本发明可以进行各种变化，而不脱离权利要求限定的技术思想。

术语阵列基板和滤色器基板的“表面”是指形成各种配线的表面以及面对液晶的表面。在用于描述的附图中，每个层或构件的尺寸调整到在图上可被识别，而不必按着实际大小的比例。

将参考图1至3描述该实施例的液晶显示面板10中一个子像素的主要部分的构造。如图2和3所示，液晶显示面板10构造为液晶LC夹设在阵列基板AR和滤色器基板CF之间。尽管没有示出，但是液晶显示面板10具有设置在行和列方向上的多个子像素。一个像素具有R(红)、G(绿)和B(蓝)三色的子像素。这些颜色的光成分被混合以决定每个像素的显示颜色。

如图1所示，阵列基板AR的每个子像素例如包括：扫描线12，沿X轴方向延伸，并且由不透明金属诸如铝或钼形成；信号线13，沿Y轴方向延伸，并且由不透明金属诸如铝或钼形成；以及TFT，设置在扫描线12和信号线13的交叉点附近。

阵列基板AR具有第一透明基板14作为基底，该第一透明基板14由具有透明绝缘特性的玻璃、石英或塑料等形成。扫描线12形成在第一透明基板14上并面对液晶LC。栅极电极G从对应的扫描线12延伸。由氮化硅或氧化硅等形成的透明栅极绝缘膜15层叠为覆盖扫描线12和栅极电极G。由非晶硅或多晶硅等形成的半导体层16形成在栅极绝缘膜15上，在平面图中看，半导体层16与栅极电极G重叠。由诸如铝或钼的金属形成的多个信号线13沿图1的Y轴方向(列方向)形成在栅极绝缘膜15上。由扫描线12和信号线13限定的每个区域变为子像素区域。源极电极S从对应的信号线13延伸，并且源极电极S与半导体层16的表面部分地接触。

由与信号线13和源极电极S相同材料同时形成的漏极电极D设置在栅极绝缘膜15上。漏极电极D设置为靠近源极电极S，并且与半导体层16部分地接触。R(红)、G(绿)和B(蓝)的三个子像素形成具有基本上正方形形状的一个像素(未示出)。因此，如图1所示，由像素三等分得到的一个子像素具有长方形形状，其中扫描线12形成短边，而信号线13形成长边。栅极电极G、栅极绝缘膜15、半导体层16、源极电极S和漏极电极D构成用作开关元件的TFT，从而在每个子像素中形成TFT。

例如，由氮化硅或氧化硅等形成的透明钝化膜17层叠为覆盖信号线13、薄膜晶体管TFT和栅极绝缘膜15的暴露部分。例如，由光致抗蚀剂等透明树脂材料形成的层间树脂膜18层叠为覆盖钝化膜17。由诸如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)的透明导电材料形成的下电极19形成为覆盖层间树脂膜18。形成接触孔20，该接触孔20穿过层间树脂膜18和钝化膜17，且达到漏极电极D，并且下电极19和漏极电极D通过接触孔20彼此电连接。因此，下电极19用作像素电极。

例如，由氮化硅或氧化硅等形成的透明的电极间绝缘膜21层叠为覆盖下电极19。由诸如ITO或IZO的透明导电材料形成的上电极22形成为覆盖电极间绝缘膜21。在该实施例的液晶显示面板10中，上电极22在显示区域的周边部分(未示出)连接到公共配线，并且用作公共电极。

如图1所示，上电极22具有多个狭缝状开口23。狭缝状开口23这样形成，采用光刻方法对涂覆在上电极22上的光致抗蚀剂材料进行曝光且显影，然后蚀刻上电极22。由聚酰亚胺形成的第一取向膜24层叠为覆盖上电极22。第一取向膜24经受液晶配向处理，即在图1的Y轴方向(基本上平行于信号线13的延伸方向的方向)上的摩擦处理。

将详细描述狭缝状开口23。在该实施例的液晶显示面板10中，上电极22具有旋转的“V”形的多个狭缝状开口23，该多个狭缝状开口23以规则的间隔沿信号线13的延伸方向延伸。如图1所示，狭缝状开口23之间的间隔(节距)为P，并且狭缝宽度为S。因此，上电极22在相邻狭缝状开口23之间的宽度为L＝P-S。因为子像素在垂直方向上长，所以如果狭缝状开口23横向延伸，则狭缝状开口23的端部数量增加。狭缝状开口23的端部为液晶分子的不正常配向区域。因此，在该实施例的液晶显示面板10中，如图1所示，狭缝状开口23的延伸方向为Y轴方向，从而狭缝状开口23的端部数量减少，并且减少了开口率(aperture ratio)的下降。

具有旋转的“V”形的狭缝状开口23的延伸方向相对于摩擦方向倾斜约+5度和约-5度。如果狭缝状开口23都相对于摩擦方向在顺时针或逆时针方向上倾斜，则液晶分子在一个方向上弯曲，因此颜色根据视角方向而改变。这是因为表观延迟(apparent retardation)根据观看液晶分子的方向而改变。在该实施例的液晶显示面板10中，为了减少这样的改变，提供了狭缝状开口23的延伸方向相对于顺时针方向倾斜约+5度的域，并且提供了狭缝状开口23的延伸方向相对于顺时针方向倾斜约-5度的域。

如图2和3所示，滤色器基板CF具有绝缘的第二透明基板25作为基底，该绝缘的第二透明基板25由具有透明绝缘特性的玻璃、石英或塑料等形成。在第二透明基板25的最下层中，即第二透明基板25的最外表面上，由诸如ITO或IZO的透明导电材料形成的屏蔽电极26形成在整个子像素区域上。屏蔽电极26用作防止液晶分子的配向受诸如人手指的外部静电引起的干扰的电极。在该实施例的液晶显示面板10中，屏蔽电极26上形成挡光层27和滤色器层28，例如，挡光层27在相对于扫描线12、信号线13和薄膜晶体管TFT的位置由挡光树脂形成，滤色器层28透射每个子像素的不同颜色的光(例如，R、G、B或无色光)。

例如，由诸如光致抗蚀剂的透明树脂材料形成的外覆层29层叠为覆盖挡光层27和滤色器层28。外覆层29形成为平坦化由不同颜色的滤色器层28引起的台阶，并且阻挡杂质从挡光层27或滤色器层28流入液晶LC中。第二取向膜30例如由聚酰亚胺形成，以覆盖外覆层29。第二取向膜30在与第一取向膜24相反的方向上经受摩擦处理。

如上形成的阵列基板AR和滤色器基板CF设置为彼此相对，并且由密封剂(未示出)彼此连接，密封剂设置在两个基板的外围。然后，沿面配向(homogeneously aligned)的液晶填充在两个基板之间。因此，获得该实施例的液晶显示面板10。在滤色器基板CF上例如形成柱状间隔物(未示出)，以便以预定的厚度保持液晶LC。

对于上述构造，在该实施例的液晶显示面板10中，如果每个子像素的TFT处于ON状态，则在下电极19和上电极22之间产生电场，并且改变液晶LC的液晶分子的配向。因此，改变液晶LC的透射率，从而以FFS模式显示图像。下电极19和上电极22彼此相对且电极间绝缘膜21插设在其间的区域形成辅助电容器。当TFT处于OFF状态时，辅助电容器保持下电极19和上电极22之间的电场预定的时间。

在下文，关于该实施例的内部屏蔽型液晶显示面板10和比较示例的外部屏蔽型液晶显示面板，在改变L/P时测量各种特性。除了屏蔽电极形成在滤色器基板CF的后表面上外，比较示例与上述实施例的液晶显示面板10具有相同的构造。节距具有固定值P＝8μm。结果如图4A至5B所示。

图4A是示出在该实施例的液晶显示面板10中透射率T和驱动电压V相对于(狭缝状开口23之间的电极宽度)/(狭缝状开口之间的节距)＝L/P的图。图4B是示出效率相对于电极宽度L/狭缝状开口23之间的节距P的图。图5A是示出在比较示例的液晶显示面板中透射率T和驱动电压V相对于(狭缝状开口之间的电极宽度)/(狭缝状开口之间的节距)＝L/P的图。图5B是示出效率相对于电极宽度L/狭缝状开口23之间的节距P的图。

这里，为了全面评估透射率T和驱动电压V之间的关系，引入由效率值E＝T³/V表示的参数。引入效率值E作为参数的原因如下。在液晶显示面板中，因为有很多亮度看作比功耗重要的情况，所以将透射率T取立方，从而能够全面评估将透射率T看作比驱动电压V重要的情况。

在图4A中，透射率T是相对值，表示相对于在L/P＝55％时的最大值的比率。类似地，驱动电压V是相对值，表示相对于在L/P＝45％时的驱动电压的比率。在图4B中，效率值E是相对值，表示相对于在L/P＝48％时的最大值的比率。在图5A中，透射率T是相对值，表示相对于在L/P＝40％时的最大值的比率。类似地，驱动电压V是相对值，表示相对于在L/P＝40％时的最大值的比率。在图5B中，效率值E是相对值，表示相对于在L/P＝40％时的最大值的比率。

由图4A所示结果可以理解的是，在该实施例的液晶显示面板10中，当L/P的范围为30％至55％时，透射率T随着L/P的增加而增加，并且如果L/P超过55％，则透射率T反而降低。根据图4A所示的结果，当L/P等于或大于45％并且等于或小于55％时，透射率T等于或大于98％。此外，可以理解的是，驱动电压V在L/P＝35％附近具有最小值，如果L/P小于35％，则驱动电压V反而增加，并且如果L/P大于35％，则驱动电压V按着L/P的增加而成比例地显著增加。

由图4B所示的结果可以理解的是，当L/P约为45％时，效率值E具有最大值，并且甚至在L/P小于或大于45％时，效率值E降低。根据图4B所示的结果，当L/P等于或大于38％并且等于或小于55％时，效率值E等于或大于95％。

由图4A和4B所示结果可以全面理解的是，当L/P等于或大于45％并且等于或小于55％时，透射率等于或大于98％，驱动电压V不是很高，并且效率值E等于或大于95％。因此，在内部屏蔽型FFS模式液晶显示面板中，可以理解的是，如果L/P的范围为45％至55％，则透射率T高，效率值E大，并且驱动电压V不是很高。

在比较示例的外部屏蔽型FFS模式液晶显示面板中，如图5A和5B所示，在L/P＝40％附近，透射率T具有最大值，驱动电压V具有最小值，并且效率值E具有最大值。因此，在外部屏蔽型FFS模式液晶显示面板中，可以确认的是，如果L/P约为40％，则透射率T为最大值，驱动电压V为最小值，并且效率值E为最大值。

如上所述，在FFS模式液晶显示面板中，透射率T、驱动电压V和效率值E的特性在内部屏蔽型和外部屏蔽型之间不同。在内部屏蔽型FFS模式液晶显示面板中，与本发明的实施例类似，可以理解的是，如果L/P的范围为45％至55％，则透射率T高，驱动电压V不是很高，并且效率值E高。

尽管该实施例的FFS模式液晶显示面板已经描述为上电极用作公共电极，但是在上电极用作像素电极的FFS模式液晶显示面板中，像素电极和屏蔽电极彼此接近。因此，强化了上述趋势，可获得具有同样趋势的FFS模式液晶显示面板。

本申请包含2009年7月9日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP2009-162451中公开的相关主题，其全部内容通过引用结合于此。

本领域的技术人员应当理解的是，在权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。

Claims

1.一种边缘场切换模式液晶显示面板，包括：

一对基板，设置为彼此相对并夹设液晶层；上电极，设置在所述一对基板中的一个基板上，在所述上电极中多个狭缝状开口平行地设置在显示区域中形成的多个子像素的每个中；下电极，形成在所述基板上且绝缘膜夹设在所述上电极和所述下电极之间；以及屏蔽电极，形成在另一个基板上且面对所述液晶层，

其中，当相邻狭缝状开口之间的间距为P，并且所述上电极在相邻狭缝状开口之间的宽度为L时，L/P的范围为45％至55％。

2.根据权利要求1所述的边缘场切换模式液晶显示面板，

其中，当透射率为T，并且在所述上电极和所述下电极之间施加的驱动电压为V时，由T³/V表示的效率值E等于或大于最大值的95％，并且透射率T等于或大于最大值的98％。

3.根据权利要求1或2所述的边缘场切换模式液晶显示面板，

其中所述上电极是公共电极。