CN103744243B - 一种液晶显示面板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多畴垂直取向型液晶显示面板及其制作方法，涉及液晶显示领域,用以简化多畴垂直取向型液晶面板的制程。该液晶显示面板包括：在像素电极上方绝缘层设置狭缝结构，利用半灰阶光罩技术将两相邻子像素上绝缘层制作出不同厚度，即得到不同的绝缘层电容，根据电容分压原理，第一第二子像素液晶电容两端的电压差会有差异，从而影响液晶分子倾倒程度，实现液晶显示面板的多畴显示。此外，在彩膜侧，对应设置遮光矩阵对液晶分子倾倒同样起定向作用的结构，该结构使液晶分子往同一方向倾倒，从而加速液晶反应时间，及消除黑纹现象，提高穿透率。采用本发明可使彩膜侧无需增加凸起或狭缝工艺，也无需光配向技术实现多畴，能够简化制造的工艺步骤，提高产品良率，降低成本。
Description
技术领域
本申请涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种多畴垂直取向型液晶显示面板及其制造方法。
背景技术
近年来，大尺寸、薄而轻的平板显示器逐渐占据了显示器市场的中心位置。平板显示器按照显示原理来分可以包括：液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、等离子体显示器、有机电致发光显示器等。
在液晶显示器的各种显示模式中，垂直排列(Vertical Alignment，VA)显示模式由于其良好的视角特性受到市场的欢迎。在VA显示模式的LCD中，像素单元内液晶分子的长轴在不加电的状态下与滤光片垂直，每个像素单元被划分为多个畴区(多畴)，在加电状态下，每个畴区内的液晶分子向各自的方向偏转，通过这种方法，将同一像素单元中的液晶分子取向分为多个方向，由此补偿各个角度的视角，进而实现各个视角方向的均匀显示，以有效改善不同观察角度的灰阶显示状态下的视角特性。
现有技术中，实现所述像素单元中的多个畴区可以由以下方式实现：由像素电极的裂缝形成侧向电场的PVA(Patterned VA)模式；由像素单元中的凸起(Rib)来使液晶分子形成多畴排列的MVA(Multi-domain VA)模式。例如：在彩膜基板上增加配置凸起物（Bump）或狭缝（Slit）。
目前，各种VA显示模式的液晶显示面板制造过程中，通常先使液晶分子具有一定的预倾角，即上、下基板和液晶分子之间最初形成的角度，实现加电时液晶分子快速转向的目的，从而加快液晶显示器的响应速度。
然而问题在于，如在彩色滤光片基板上设置凸起物会引起漏光，使得液晶显示面板的对比度下降，况且其需要在彩色滤光片基板上增加一道曝光显影工艺而使得制程复杂，成本较高。另外，新兴的紫外光配向技术，虽然省去了彩膜侧凸起或狭缝结构，但需增加光配向工艺，同样增加了工艺流程，并且，光配向良率及产品信赖性还有待提升。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多畴垂直取向型液晶显示面板及其制造方法，可使彩膜侧无需增加凸起或狭缝工艺，也无需光配向技术多畴，能够简化制造的工艺步骤，提高产品良率，降低成本。
为达上述目的或是其他目的，本发明提出一种液晶显示面板，包括：一第一基板结构，包括：一第一基板；若干条扫描线、若干条数据线和若干条公共线以及多个像素区域单元，配置于该第一基板上；各该像素区域单元包括一第一子像素区域与一第二子像素区域，其中，第一子像素电极配置于该第一子像素区域内，第二子像素电极配置于该第二子像素区域内，且该第一子像素区域与该第二子像素区域相邻设置；第一绝缘层，位于该多个像素区域单元上，该第一绝缘层设置有狭缝结构且该第一、二子像素上方对应的该第一绝缘层的厚度不同;一第二基板结构，与该第一基板结构面对设置；一显示介质，位于该第一基板结构和该第二基板结构之间。
在本发明中，该第二基板上还配置有色阻层，黑矩阵层和公共电极层，在该黑矩阵层上形成有凸起，且该凸起的位置与该狭缝结构对应设置。
在本发明中，每个该像素区域单元通过各该像素电极与该公共线的电场、该狭缝产生的电场和该凸起形成的电场控制液晶分子转动。
在本发明中，该黑矩阵层形成在该色阻层之后或黑矩阵层形成在该色阻层之前。
在本发明中，所述像素电极为鱼骨状。
在本发明中，该狭缝结构与该像素电极设为45度平行对应。
在本发明中，该第一、二子像素电极电性连接同一薄膜晶体管。
在本发明中，第一子像素电极与第二子像素电极的两侧，分别平行设置有公共线。且该公共线与像素电极之间存在第二绝缘层。
在本发明中，该第一子像素电极与该第二子像素电极的两侧，分别平行设置有公共线。且该公共线与该第一、二像素电极位处于同一水平面。
在本发明中，像素电极与公共线之间存在第二绝缘层，则像素电极与公共线的重叠量为2～4um。
在本发明中，像素电极与公共线位于同一水平面，则像素电极与公共线之间的距离为2～4um。
为达上述目的或其他目的，本发明还提出了一种液晶显示面板的制作方法，包括：提供一第一基板，在其上形成若干条扫描线、若干条数据线和若干条公共线以及多个像素区域单元，其中各该像素区域单元包括一第一子像素与一第二子像素，且该第一子像素与该第二子像素相邻设置；提供一第一绝缘层，位于该多个像素区域单元上，该第一绝缘层设置有狭缝结构且利用半灰阶光罩技术将第一、第二子像素上方的第一绝缘层制作出不同的厚度;提供一第二基板结构，与该第一基板结构面对设置；提供一显示介质，密封于该第一基板结构和该第二基板结构之间。
在本发明中，还包括第一道光罩定义第一层金属图形，形成栅线、公共线；第二道光罩定义ITO图形，形成像素电极；第三道光罩定义第二绝缘层，形成通孔；第四道光罩定义非晶硅层，形成硅岛；第五道光罩定义第二层金属层，形成源漏极；第六道光罩定义第二绝缘层，形成狭缝结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
所述液晶显示面板及其制造方法，通过在像素电极上方绝缘层设置狭缝结构，利用半灰阶光罩技术将两相邻子像素上绝缘层制作出不同厚度，即得到不同的绝缘层电容，根据电容分压原理，第一第二子像素液晶电容两端的电压差会有差异，从而影响液晶分子倾倒程度，实现液晶显示面板的多畴显示。
此外，在彩膜侧，对应设置遮光矩阵对液晶分子倾倒同样起定向作用的结构，该结构使液晶分子往同一方向倾倒，从而加速液晶反应时间，及消除黑纹现象，提高穿透率。
采用本发明可使彩膜侧无需增加凸起或狭缝工艺，也无需光配向技术实现多畴，能够简化制造的工艺步骤，提高产品良率，降低成本。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能明显易懂，下面结合实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1所示为本发明的液晶显示面板的剖面示意图；
图2所示为图1所示的液晶显示面板的液晶模拟结果示意图；
图3所示为图1所示的液晶显示面板的像素原理图示意图；
图4所示为本发明的另一液晶显示面板的剖面示意图；
图5所示为本发明另一液晶显示面板的像素横截面结构示意图。
图6所示为图5所示的液晶显示面板的像素原理图；
图7所示为图5所示的液晶显示面板的像素平面图；
图8A所示为本发明液晶显示面板的阵列基板的第一子像素区域沿A-A’的的一般制作流程与结构示意图；
图8B所示为本发明液晶显示面板的阵列基板晶体管区域沿B-B’的的制作流程图
图9所示为本发明液晶显示面板的彩膜基板的制作流程图；
附图标记说明：
100、200、300、400：多域垂直配向式液晶显示器；
110、210、310、410：阵列基板；
111、211、311、411：公共线；
112、212、312、412：第一绝缘层；
113、213、313、413：像素电极
114、214、314、414:第二绝缘层
115、215：狭缝；
116、316：扫描线；
117、317：数据线；
120、220、320、420：彩膜基板；
121、221、321、421：公共电极；
122、222、322、422：黑矩阵（BM）；
130、230、330：液晶层；
423：色阻层；
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为突出本发明的特点，附图中没有给出与本发明的发明点必然直接相关的部分，例如，与像素电极连接的薄膜晶体管。
目前，各种显示模式的液晶显示面板中，例如PVA模式或MVA模式的液晶显示面板，一般通过在像素单元中刻蚀形成凸起或裂缝，使得液晶分子形成一定的预倾，以便在加电状态下能够控制液晶分子迅速转向，提高响应速度。
然而，形成凸起或裂缝的过程，增加了工艺步骤，而且对制造过程的精度和质量要求较高，相应的就会影响产品良率，提高制造成本。
基于此，本发明提供一种液晶显示面板及其制造方法，不需要形成凸起或刻蚀裂缝，也不需要改变像素单元的其他结构，就可以实现液晶分子的预倾，具体的，在像素电极上方绝缘层设置狭缝结构，利用半灰阶光罩技术将两相邻子像素上绝缘层制作出不同厚度，即得到不同的绝缘层电容，根据电容分压原理，第一第二子像素液晶电容两端的电压差会有差异，从而影响液晶分子倾倒程度，实现液晶显示面板的多畴显示。此外，在彩膜侧，对应设置遮光矩阵对液晶分子倾倒同样起定向作用的结构，该结构使液晶分子往同一方向倾倒，从而加速液晶反应时间，及消除黑纹现象，提高穿透率。采用本发明可使彩膜侧无需增加凸起或狭缝工艺，也无需光配向技术实现多畴，制程简单如TN。
下面结合附图详细说明所述液晶显示面板及其制造方法实施例。
图1为本发明一实施例多畴垂直显示模式液晶显示装置的像素横截面结构示意图。
参照图1，本发明多畴垂直显示模式液晶显示装置包括一包括一上基板120、一下基板110及填充在上下基板110和120之间的液晶层130；所述下基板110的显示区域包含有多个子像素区域，子像素内设置有像素电极113和TFT器件(图中未示出)，像素电极113上方第二绝缘层114形成有狭缝115，从该狭缝115结构喷出的电场对LC分子倾倒起到定向作用；所述上基板120表面形成有公共电极121，公共电极121上形成有黑矩阵（BM）122，其中，BM122的材料可以为黑色树脂或者金属铬制成。所述像素电极113上形成的狭缝，与BM122正对。该结构使LC分子往同一方向倾倒，从而加速LC反应时间，及消除黑纹现象，提高穿透率。由于BM凸起结构，与遮蔽阵列侧金属漏光的黑矩阵属同一道光罩定义，因此无需像MVA那样，增加凸起（bump）结构的成膜曝光显影工艺。其中，像素电极113、公共电极121材料可选择为铟锡氧化物或铟锌氧化物。
另外，如图1所示，d1即像素电极113与公共线111的重叠量为2～4um为优，以兼顾公共线与像素电极之间的电场力强度，及像素开口率要求。
参照图2，其对应图1的液晶模拟结果，液晶分子均沿规定方向完美倾倒，穿透率曲线也非常饱和。
图3是实例1的像素原理图，如图横向为扫描线116，列向为数据线117，像素电极113与上基板120上的公共电极121之间，存在绝缘层形成的电容Cx及液晶电容Clc，两者成串联结构。另外像素电极113与阵列基板110公共线111之间，存在存储电容Cst。
图4为本发明另一实施例多畴垂直显示模式液晶显示装置的像素横截面结构示意图。
图4为本提案实例2的像素横截面图。实例2较之实例1的差别在于，实例2中像素电极213与公共线211位于同一水平面，使公共线211与像素电极213之间的电场更强更均匀。另一方面，像素电极213上方有第一绝缘层212与第二绝缘层214，假设两者厚各为4000A，那么像素电极213上方绝缘层厚度则为8000A；而实例1像素电极上方仅有第二绝缘层114，即狭缝深度为4000A。狭缝深度越大，液晶响应时间越快。所以实例2较之实例1，优点表现为液晶响应时间更快。原因有两个：(1)像素电极213与公共线211位于同一水平面；(2)狭缝215深度更大。另外图4中d2即像素电极213与公共线211距离以2～4um为优。
图5为本发明又一实施例的多畴垂直显示模式液晶显示装置的像素横截面结构示意图。(此处省去公共线设置，详细设计请见图7实例3的像素平面图)。由于第二绝缘层314位于像素电极313之上，利用半灰阶光罩技术将两颗子像素V1、V2上方绝缘层制作出不同厚度，即得到不同的Cx，利用电容分压原理，两颗子像素V1、V2的Clc两端的电压差会有差异，从而影响液晶分子的倾倒程度，实现四畴转为八畴。
图6为本案实例3的像素原理图，如图，存在两颗子像素V1、V2，可分别称为第一子像素V1及第二子像素V2。第一子像素电极313a与彩膜基板320侧的公共电极321之间，存在SiNx绝缘层电容Cx1及液晶电容Clc1，两者成串联结构，第一子像素电极313a与阵列基板310侧的公共线（图略）之间，存在存储电容Cst1。同样，第二子像素电极313b与彩膜基板320侧的公共电极321之间，存在SiNx绝缘层电容Cx2及液晶电容Clc2，两者成串联结构，第二子像素电极313b与阵列基板侧的公共线之间，存在存储电容Cst2。通过半灰阶光罩技术将第一子像素电极313和第二子像素电极313b上方的绝缘层制作成不同的厚度，即可得到不同的Cx1与Cx2，如此第一第二子像素液晶电容(Clc1与Clc2)两端的电压会有差异，第一第二子像素两者区域的液晶分子，倾倒程度也随之有差异，从而实现四畴转为八畴。
为了更好说明本发明结构的多畴显示与现有有技术的4畴显示的改善处，本实施例利用液晶显示器模拟软件分别制作了4畴显示，以及应用本发明结构的多畴显示(以8畴显示为例)，进行对比和比较。具体的模拟设定如下
图7为上述实施例的像素平面图示例。如图，横向走线为栅极线316，栅极线317与像素电极均为45度倾斜设置。第一子像素电极313a与第二子像素电极313b的两侧，分别平行设置有公共线311，沿45度方向；另外公共线311还包括横向左右连接的部分。第一子像素电极313a、第二子像素电极313b的中间区域，其上方的第二绝缘层还设置有狭缝结构，同样沿45度方向。这些狭缝结构是由第六道光罩定义的，同时这第六道光罩采用半灰阶光罩技术将第一、第二子像素电极313a、313b上方的第二绝缘层，制作出不同的高度。
第一子像素电极313a与第二子像素电极313b电性连接与同一薄膜晶体管318的漏极。当该薄膜晶体管318打开时，第一子像素电极313a与第二子像素电极313b被充入相同数值的电压。但是第一子像素电极313a与第二子像素电极313b上方的绝缘层为不同的厚度，即为不同的Cx1与Cx2，如此第一子像素Clc1与第二子像素Clc2两端的电压会有差异，第一子像素V1与第二子像素V2两者区域的液晶分子330的倾倒程度也随之有差异，从而实现四畴转为八畴。
如初步设定：第一子像素电极313a上方绝缘层厚度为4000A，第二子像素电极313b上方绝缘层厚度为5000A，可估算Cx1=1500fF，Cx2=1200fF，Clc1=Clc2=300fF，Cst1=Cst2=300fF。表1为第一子像素电极313a与第二子像素电极313b在不同灰阶电压下的模拟结果。举例说明在白画面下，第一子像素V1电压为11.07V，第二子像素V2电压为10.45，两者的电压差异为0.62伏，且正负极性对称，因此可以达到较好的八畴效果。更好的优化条件可通过调节像素电极上方绝缘层厚底，从而调节Cx1与Cx2得到。
表1
下面通过具体实施例进一步说明本发明液晶显示面板阵列基板和彩膜基板的流程图，包括：
图8A是阵列基板第一子像素区域沿A-A’的的一般制作流程与结构示意图。图8B是阵列基板晶体管区域沿B-B’的的一般制作流程与结构示意图。
参照图8A、8B首先提供一透明基板410，该透明基板410可以为玻璃基板或塑胶基板；第一道光罩PEP1定义第一层金属图形，如栅极、公共线，其中，第一金属层的材料可以为铬(Cr)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)等金属或合金，然后在第一层金属层上形成栅极绝缘层，栅极绝缘层的材料可以为氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)或氮氧化硅；第二道光PEP2定义ITO图形，如像素电极413；第三道光罩PEP3定义第一绝缘层412，如通孔；第四道光罩PEP4定义非晶硅层，如硅岛；第五道光罩PEP5定义第二层金属层414，如源漏极；第六道光罩PEP6定义第二绝缘层414，此时需利用半灰阶光罩技术将第一、第二子像素上方的绝缘层制作出不同的厚度，其中，采用半色调掩膜版51和灰阶掩膜版52，可以在一次曝光中形成具有不同厚度的光刻胶层。
在本实施例基板的制造方法中，使用光刻法制造阵列基板过程中，在子滤光区域范围内，利用半色调掩膜版或灰阶掩模版制备阵列基板的绝缘层，实现同第一、第二子像素上方的绝缘层制作出不同的厚度。
图9是彩膜基板的一般制作流程与结构示意图。
参照图9，首先提供一透明基板420，该透明基板420为玻璃基板或塑胶基板；接着利用第一、二、三道光罩掩膜版进行曝光，在透明基板420上形成一定厚度的色阻层423，依次形成的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)色阻层。再次，在三层色阻层423之上形成一定厚度的平坦层（图未示），平坦层的材料可以为透明的光刻胶树脂。
然后，平坦层之上形成一定图案的公共电极421，其中，公共电极421可以是氧化铟锡(IT0)材料。
通过第四道光罩在透明基板420上形成案所示包括凸起结构的黑矩阵(BM)422，BM422的材料可以为黑色树脂或者金属铬制成。BM422可用于遮挡扫描线、数据线等金属电极；
最后通过第五道光罩形成PS柱。
上述实现本发明多畴垂直取向模式的液晶显示装置的方法，可以根据需要分别使用其中一种或者结合使用其中两种或两种以上的方法。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (12)
1.一种液晶显示面板，包括：
一第一基板结构，包括：
一第一基板；
若干条扫描线、若干条数据线和若干条公共线以及多个像素区域单元，配置于该第一基板上；
各该像素区域单元包括一第一子像素区域与一第二子像素区域，其中，第一子像素电极配置于该第一子像素区域内，第二子像素电极配置于该第二子像素区域内，且该第一子像素区域与该第二子像素区域相邻设置；
第一绝缘层，位于该多个像素区域单元上，该第一绝缘层设置有狭缝结构且该第一、二子像素上方对应的该第一绝缘层的厚度不同；
一第二基板结构，与该第一基板结构面对设置；
一显示介质，位于该第一基板结构和该第二基板结构之间；其中，该第二基板上还配置有色阻层，黑矩阵层和公共电极层，该黑矩阵层为凸起结构，且该凸起凸起结构的位置与该狭缝结构对应设置。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中，每个该像素区域单元通过各该像素电极与该公共线的电场、该狭缝产生的电场和该凸起形成的电场控制液晶分子向同一方向倾倒。
3.如权利要求1所述的液晶显示面板，该黑矩阵层形成在该色阻层之后或黑矩阵层形成在该色阻层之前。
4.如权利要求1所述的液晶显示面板，所述像素电极为鱼骨状。
5.如权利要求3所述的液晶显示面板，其中，该狭缝结构与该像素电极设为45度平行对应。
6.如权利要求1所述的液晶显示面板，该第一、二子像素电极电性连接同一薄膜晶体管。
7.如权利要求1所述的液晶显示面板，第一子像素电极与第二子像素电极的两侧，分别平行设置有公共线，且该公共线与像素电极之间存在第二绝缘层。
8.如权利要求4所述的液晶显示面板，该第一子像素电极与该第二子像素电极的两侧，分别平行设置有公共线，且该公共线与该第一、二像素电极位处于同一水平面。
9.如权利要求5所述的液晶显示面板，像素电极与公共线之间存在第二绝缘层，则像素电极与公共线的重叠量为2～4um。
10.如权利要求6所述的液晶显示面板，像素电极与公共线位于同一水平面，则像素电极与公共线之间的距离为2～4um。
11.一种液晶显示面板的制作方法，包括：
提供一第一基板，在其上形成若干条扫描线、若干条数据线和若干条公共线以及多个像素区域单元，其中各该像素区域单元包括一第一子像素与一第二子像素，且该第一子像素与该第二子像素相邻设置；
提供一第一绝缘层，位于该多个像素区域单元上，该第一绝缘层设置有狭缝结构且利用半灰阶光罩技术将第一、第二子像素上方的第一绝缘层制作出不同的厚度；
提供一第二基板结构，与该第一基板结构面对设置；
提供一显示介质，密封于该第一基板结构和该第二基板结构之间；还包括第一、二、三道光罩定义RGB图形；
然后制作整面的ITO层，第四道光罩定义黑矩阵层图形，该黑矩阵层为凸起结构，且该凸起结构的位置与该狭缝结构对应设置。
12.如权利要求11所述的液晶显示面板的制作方法，还包括第一道光罩定义第一层金属图形，形成栅线、公共线；
第二道光罩定义ITO图形，形成像素电极；第三道光罩定义第二绝缘层，形成通孔；第四道光罩定义非晶硅层，形成硅岛；
第五道光罩定义第二层金属层，形成源漏极；第六道光罩定义第二绝缘层，形成狭缝结构。
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