專利名稱：顯示面板和顯示設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種顯示面板和顯示設備，其中光學顯示元件例如液晶是通過沿著基板表面的方向平面內切換而驅動的。
背景技術：
在個人計算機或其它各種監視器中，以液晶顯示器作為顯示設備的普及方面已經取得了明顯的進展。這種液晶顯示器一般是按照以下的方式形成的，即作為平面光源用于照明的背光被設置在液晶面板的背面側，具有一定面積的液晶表面被輻射以具有整體均勻的亮度，因此使得在液晶面板的液晶表面上形成的影像可見。液晶面板具有的結構中驅動電壓被施加至填充在兩個玻璃基板之間的液晶上，來驅動液晶。在液晶面板中，按照上述方式驅動液晶來改變液晶(分子)的取向。因此，透射光的極化被控制，由此顯示了所需的影像。
迄今為止，在如此形成的液晶面板結構中，用于驅動液晶的電極被分別設置在兩個玻璃基板的一塊和另一塊上，在兩個玻璃基板彼此連接的方向上產生電場，即在近似于垂直玻璃基板的基板表面的方向產生電場，由此驅動液晶。
但是，在上述系統的液晶面板中，其視角是窄的。作為改善視角的技術，已經發現了平面內切換(IPS橫向電場)。它是這樣一種技術，其中驅動電壓被施加至只設置在兩個玻璃基板之中的一塊基板上的電極上，在沿著基板表面的水平方向(橫向)產生電場，由此驅動液晶。
圖7和8表示傳統IPS模式的液晶面板的線路結構。該液晶面板以這樣一種方式形成，即液晶層3填充有液晶，絕緣層4A和4B插入玻璃基板1和2之間，絕緣層4A和4B設有薄膜晶體管(TFT)9，該TFT9上沉積有信號線5、柵線6、公共電極7、象素電極8、多孔硅層等。
如圖8所示，信號線5和柵線6以矩陣形式排列。象素區由圍繞著它的兩個彼此相鄰的信號線5和兩個彼此相鄰的柵線6來限定。
公共電極7沿著位于每一個象素區兩側的每一個信號線5設置。另外，象素電極8設置在兩個公共電極7之間的中間位置，象素電極8的一端連接至TFT9。
對于如此形成的液晶面板，在每一個象素區內，通過TFT9的操作在公共電極7和象素電極8之間施加電壓，產生橫向電場，因此驅動液晶進行所需的顯示。
但是，在上述傳統的IPS模式液晶面板中，存在以下問題。
首先，液晶的驅動起初是通過公共電極7和象素電極8之間的電場來進行的。但是，如果在信號線5和象素電極8之間產生電場，并且液晶被其感應而移動，那么會產生串擾。因此，迄今為止，通過加寬公共電極7的寬度，公共電極7被設定為發揮屏蔽效應，從而使得電場的感應不會從信號線5延伸至象素電極8。但是，這導致了作為孔徑X與象素區比例的孔徑比例的降低。
另外，當信號線5和公共電極7之間的距離d小時，加載至信號線5的電容就變大，這使得顯示區內的液晶不能被均勻驅動。因此，需要使得距離d變大。但是，距離d的變大也導致了孔徑比例的降低。另外，為了防止依賴于視角串擾的，即防止信號線5和公共電極7之間的切換依賴于相對液晶面板的角度(視角)(圖7中的箭頭)的現象，迄今為止，覆蓋信號線5的黑色基質10需要變寬。但是，黑色基質的這種加寬也會導致孔徑比例的降低，另外，在玻璃基板1和2對準方面也需要高度的精確性。
尤其是，隨著近年來液晶面板的清晰度更高，每一個象素區被減小。因此，當因為上述的各種原因而妨礙了孔徑比例的改善時，也就妨礙了液晶面板的清晰度向更高發展。
發明概述本發明是鑒于上述技術問題而作出的。本發明的目的是提供一種顯示面板和顯示設備，它們能夠提高象素區域的孔徑比例。
為了實現上述目的，在努力研究的結果下，本發明的發明人發現了如圖9所示的方法，其中公共電極7’被設置在緊鄰信號線5之上。如果采用了這種結構，來自信號線5的電場作用在緊鄰信號線5之上的最近的公共電極7’上。因此，公共電極7’發揮了屏蔽效應，象素電極8基本不會因該電場而感應。但是，公共電極7’的寬度需要加寬，如圖9中點劃線所示，以確保公共電極7’的屏蔽效應。因此，孔徑比例降低。根據上述討論，這種方法不被認為是解決上述問題的有效方法。
考慮到以上觀點，本發明作了進一步的研究。本發明的顯示面板包括設置在柵線和信號線之上的公共電極，其間插有絕緣層；象素電極，每一個都設置在彼此相鄰的兩個公共電極之間，其中象素電極設有排布在公共電極同一層內的第一電極和排布在信號線同一層內的第二電極。
在這種結構中，在沿著基板表面的方向，位于同一層的公共電極和象素電極的第一電極之間產生電場，液晶被該電場驅動。在這種情況下，來自信號線的電場被與象素電極的與信號線同一層的第二電極所接收，因此對公共電極和第一電極之間的電場發揮了屏蔽作用。另外，如果象素電極的第一和第二電極被設置成它們的位置彼此疊加，其間插入有絕緣層，那么位于信號線同一層的第二電極就比第一電極更接近信號電極，因此可靠地發揮了屏蔽效應。
另外，如果公共電極和信號線被以疊加的方式沿顯示面板的厚度方向設置，就可以進一步抑制孔徑比例的降低。而且，來自信號線的電場的大部分作用在公共電極上。因此，可以進一步增強對于公共電極和第一電極之間的電場的屏蔽效應。
本發明的顯示面板可以包括設置在柵線和信號線之上的公共電極，其間有絕緣層；由第一電極和第二電極構成的象素電極，第一電極和第二電極之間有絕緣層。采用這種結構，獲得了與上述類似的效果。但是在這種情況下，象素電極和公共電極不必位于同一層。另外每一個公共電極位于象素區的兩側，象素電極不必始終位于該兩側之間的中間位置。例如，本發明也適用于這樣的情況，即公共電極分別設置在象素區的兩側和中間位置，象素電極設置在彼此鄰近的公共電極之間。
另外，本發明可以理解為，一個顯示面板，包括設置在比象素電極更靠近信號線之處的屏蔽電極，前述屏蔽電極被設置在與象素電極等電勢之處。因此來自信號線的電場被屏蔽電極屏蔽，不向象素電極延伸。
此處，每個公共電極和每個象素電極可以是彎的，以在每個象素區內將光顯示元件的對準方向分成至少兩個方向。在這種情況下，象素電極優選在象素電極兩側的公共電極的彎曲部分被相互連接的線上設有存儲電容器。另外，在每個象素區內，存儲施加至切換元件的電勢的存儲電容器線被優選設在光學顯示元件的對準方向被切換的部分。
公共電極被彎曲的部分起初是光學顯示元件的對準方向被切換的區域。如果象素電極的存儲電容器和切換元件的存儲電容器線被設置在上述部分內，那么可以抑制象素區內孔徑比例的降低。
本發明的顯示設備其特征在于顯示面板包括覆蓋信號線和柵線的公共電極；象素電極；和用于屏蔽來自信號線的電場的屏蔽部分。另外象素電極和屏蔽部分優選以疊加的方式沿顯示面板的厚度方向設置。優選的，象素電極和屏蔽部分之間設有特定厚度的絕緣層，前述象素電極和前述屏蔽部分被設置在絕緣層的一個和另一個表面上。優選的，前述信號線與屏蔽部分被設置在同一層內。
此處，作為絕緣層，例如，適于采用與透明光刻膠相同的、能確保幾微米厚度的材料。
附圖的簡要說明為了更完整的理解本發明和其優點，以下參考附圖進行描述。


圖1是實施方案的顯示設備的結構圖。
圖2A和2B是構成該顯示設備的顯示面板的截面圖圖2A是圖3沿A-A線的截面圖，圖2B是圖3沿B-B線的截面圖。
圖3是表示該顯示面板線路結構的平面圖。
圖4是表示該顯示面板的部分象素電極的透視圖。
圖5是該顯示面板驅動結構圖。
圖6是表示傳統液晶面板結構和該實施方案液晶面板結構之間孔徑比例比較的示意圖。
圖7是傳統的顯示面板的截面圖。
圖8是傳統顯示面板線路結構的平面圖。
圖9是信號線和公共電極彼此疊加的結構截面圖。
優選實施方案的詳細說明以下，本發明基于附圖中的實施方案進行詳細描述。
圖1是該實施方案中的顯示設備的整個結構透視圖。該顯示設備包括液晶面板100作為顯示面板；金屬制成的屏蔽殼101，形成上框，并具有限定液晶面板100有效屏幕的顯示窗101a；背光單元102，以平面光輻射液晶面板100；以及在背光單元102下面設置的底殼103，它具有孔103a。
在液晶面板100上，形成有漏極電路基板104、柵極電路基板105和接口電路基板106。這些電路基板設有接點107、108和109，用于在它們之間形成連接。這些電路基板104、105和106被固定于屏蔽殼101上，之間隔有絕緣片110。
同時，在液晶面板100之下，設有光屏蔽隔片112，它們之間隔有橡膠墊111。
圖2A-4是解釋這個實施方案中的液晶面板100的視圖。如圖2A和2B所示，液晶面板100以這樣的方式形成，即玻璃基板(基板)11和12彼此對置，之間留有預定的間隙，并由在它們外緣部分之間的密封膠(未顯示)粘合，在玻璃基板11和12之間填充液晶以形成液晶層13。此處，液晶層13的厚度被設定為例如4-5微米。
玻璃基板11設有彩色濾色片(未顯示)，用于將來自背光的輻射分成紅(R)、綠(G)和藍(B)三色。
在玻璃基板12的表面上，形成有絕緣層14A和14B。此處，對于絕緣層14B，使用與透明光刻膠相同的、能確保形成為大約是十倍于常規氮化物膜等的厚度(膜厚小于1微米)的大膜厚(幾微米)的材料，例如丙烯酸樹脂等。在這個實施方案中，例如絕緣層的厚度14B被設定為2-4微米，相對絕緣常數被設定為約是3.5。
如圖3所示，玻璃基板12設有薄膜晶體管(TFT)，信號線15、柵線16、公共電極17、象素電極18、多孔硅層等沉積在其上。
每個信號線15是用于向TFT19傳送顯示信號的，被排布在絕緣層14A上，設置成以預定的間隙在預定的方向上延伸。每個柵線16是用于向TFT19傳送掃描信號的，被排布在玻璃基板12上，設置成以預定的間隙在近似于和每個信號線15延續的方向相垂直的方向上延伸。以這種方式，信號線15和柵線16被排成矩陣型式。象素區20由彼此相鄰的兩個信號線15和彼此相鄰的兩個柵線16圍繞所限定。
在這個實施方案中，信號線15彎成“L”形，從而對于每個象素區20被分成上部15a和下部15b。這種彎曲是用于改變象素區20的上下半部的電場方向而來改變液晶被驅動時的扭轉方向，從而防止當從特定方向觀看顯示屏時的灰度反轉(例如顯示色彩發白以及白色向黃或藍偏移的現象)。
公共電極17設置在絕緣層14B上，以近似點陣形式形成，從而就在各自的信號線15和柵線16之上。應當指出每個公共電極17在信號線15之上與之類似的彎曲成“L”形。公共電極17的寬度比信號線15和柵線16寬。
如圖3和4所示，象素電極18具有雙層結構，下象素電極21(第二電極，屏蔽電極，屏蔽部分)位于絕緣層14A上，上象素電極22(第一電極，屏蔽電極，屏蔽部分)位于絕緣層14B上。下象素電極21在垂直看時具有近似交叉的形狀，由電極部分21a和存儲電容器21b構成。電極部分21a位于在同一層上的兩個信號線15中間，近似與信號線15平行延伸，為“L”形。并且電極部分21a設置在象素區20的基本整個長度上。存儲電容器21b在電極部分21a長度方向的中間部分向其兩側延伸，在大約和電極部分21a相垂直的方向即與柵線16相平行的方向延伸。并且，在存儲電容器21b的下端部分，整體形成有與柵線16平行并朝向TFT19延伸的存儲電容器21c。
上象素電極22位于設置在同一層的雙側公共電極17的之間的中間位置，為“L”形，位于沿液晶面板100厚度方向與下象素電極21的電極部分21a相重疊的位置，即恰在其上的位置。在上象素電極22的中央部分，形成有用于將它和下象素電極21連接的接合部分23。如圖4所示，接點部分23由以下部分形成構成上象素電極22一部分的板23a；從板23a向下延伸的接點23b，從而其外觀可以是例如近似為四角錐形(其頂部優選不是尖的)，其頂部電連接至下象素電極21的存儲電容器21b。在板23a的中央部分，由接點21b形成一個凹陷部分23c。如圖2B所示，接合部分23貫穿絕緣層14B，電連接下象素電極21和上象素電極22。
如圖3所示，TFT19是控制施加至象素電極18的驅動電壓的切換元件，被設置在信號線15和柵線16的交點部分。在覆蓋柵線16的絕緣層14A(參見圖2A和2B)上，TFT19包括漏電極24用于轉移信號線15的一部分；源電極25，從下象素電極21的存儲電容器21c延伸至柵線16；以及多孔硅(a-Si)薄膜部分26，它插在漏電極24和源電極25之間。
另外，在玻璃基板11上，設有與柵線16平行延伸的存儲電容器線28。存儲電容器線28與每個公共電極17在外緣部分以及液晶面板的外緣部分電連接，具有與公共電極17相等的電勢，因此保持了TFT19等中的電壓。此處，存儲電容器線28被設置成在每個象素區20的垂直方向穿過中央部分，即在信號線15的“L”形彎曲部分，在此處信號線15被分成上下部分15a和15b。在存儲電容器線28之上，前述下象素電極21的存儲電容器21b和接點部分23b以重疊的方式設置。
圖5表示液晶面板100的驅動電路圖。液晶面板100包括信號線驅動電路SD，用于通過信號線15向象素電極18提供顯示信號(參見圖3)，即向其施加電壓；柵線驅動電路GD，用于通過柵線16為控制TFT19的開/關提供掃描信號(參見圖3)；公共電極電源CB，用于向公共電極17提供電壓(參見圖3)。
考慮這樣形成的液晶面板100，在每個象素區20內，驅動電壓被通過TFT19的操作而施加至象素電極18，在公共電極17和象素電極18之間產生橫向電場，液晶被平面內切換驅動，由此進行所需要的顯示。圖3表示(P型)液晶分子C的初始對準方向。在這種情況下，在公共電極17和構成象素電極18的下象素電極21之間，以及在公共電極17和構成象素電極18的上象素電極22之間，產生了電場。液晶被在公共電極17和與該公共電極17位于同一層的上象素電極22之間產生的電場所驅動。
由于公共電極17恰位于信號線15和柵線16之上，來自該信號線15和柵線16的電場主要作用在其上最近的公共電極17上。因此，來自該信號線15和柵線16的電場變得難以作用在象素電極18上。所以，可以說公共電極17發揮了屏蔽效應。另外，通過就在信號線15和柵線16之上設置公共電極17，可以盡可能的抑制孔徑尺寸的減小。
更進一步地說，盡管如上所述來自信號線15的電場主要作用在公共電極17上，可以想到一部分電場也作用在象素電極18上。但是由于位于信號線15同一層的下象素電極21的電極部分21a比上象素電極22在距離上更靠近信號線15，因此來自信號線15至象素電極18的電場作用在下象素電極21的電極部分21a上。由此，來自信號線15的電場在上象素電極22的感應可以被抑制。因此下象素電極21的電極部分21a發揮了屏蔽效應。在這種情況下，由于電極部分21a在象素區20的大約整個長度上設置，所以在整個象素區20發揮了屏蔽效應。結果抑制了液晶驅動的不利效果，因此改善了顯示設備上的顯示質量。
此處，如果假設下象素電極21的電極部分21a沒有發揮屏蔽效應，僅由就位于信號線15上的公共電極17承擔來自信號線15向電場的屏蔽效應。假定在上述的情況和這個實施方案中的情況之間具有等同的顯示質量，其中后者存在下象素電極21的電極部分21a的屏蔽效應。在這種條件下，公共電極17和下象素電極21的電極部分21a共同承擔屏蔽效應的情況與僅由公共電極17承擔屏蔽效應的情況相比，前者公共電極17的寬度更小。因此，象素區20的孔徑比例可以提高，所以液晶面板100的清晰度更高，玻璃基板11和12更容易對準。
當然，與圖7描述的傳統技術相比，孔徑比例可以極大的提高。更具體的說，在圖7所示的公共電極的寬度需要是例如10微米時(圖7中的尺寸W)，如果要獲得等同的顯示質量，在圖2A和2B所示的實施方案中的液晶面板100中，信號線15向象素區20內側的突出尺寸(圖2A中的尺寸S)可以被設定為3-5微米。
圖6表示在傳統液晶面板(參見圖7和8)的結構和該實施方案液晶面板100的結構中可確保象素尺寸的孔徑比例之間的比較。此處，每個曲線中向左方下延的部分是由驅動電壓的限制造成的。從該曲線可以看出，當象素尺寸變小時，本發明的效果更明顯。
另外如上所述，歸功于公共電極17的屏蔽效應，可以防止串擾以獲得可靠的光屏蔽效應。因此在液晶面板100是普通的黑型時，不必在TFT19等之外的部分提供黑底。(順便說一句，當液晶面板100是普通的白型時，如果要顯示黑色，公共電極17的部分變“白”，因此需要黑底)。以上述的方式，可以實現制造工藝的簡化，并可以避免由于玻璃基板11和12對不準造成的孔徑比例降低。
順便說一句，在這個實施方案中，信號線15彎成“L”形，以在每個象素區20被分成上下部分15a和15b，使得液晶的扭轉方向(對準方向)在每個象素區20的上下半部不相同。在這種情況下，在液晶的扭轉方向被分開的部分(在象素區20的上下半部的分界部分)，具有液晶性能不穩定的特性。在這個實施方案中，下象素電極21的存儲電容器21b，接合部分23，存儲電容器線28被設置在上述部分中。在這些被設置在其它部分中的情況下，會導致了孔徑尺寸的降低。但是，通過將這些設置在液晶性能本來不穩定的部分，可以有效地抑制孔徑比例的降低。
除此之外，在實現該實施方案的結構時，其中絕緣層14B由能確保大厚度的材料而不是通常的氮化物膜等形成，信號線15和公共電極17彼此重疊，這與傳統的薄膜厚度絕緣膜相比，加載在信號線15和公共電極17之間的電容提高被抑制了。因此甚至在信號線15的驅動延遲被延長的部分也能防止驅動延遲，可以向象素電極18輸入足夠的電壓，因此可以避免不均勻的顯示。
在上述實施方案中，信號線15彎成“L”形。應當注意，本發明不限于上述結構，在信號線15為直線形時也可以獲得上述類似的效果。在這種情況下，當然每個公共電極17和象素電極18也是直線形的。
另外，在上述實施方案的顯示設備中，液晶面板100之外的其它部分可以改換為其它結構。對于玻璃基板11和12、信號線15、柵線16、公共電極17、象素電極18等可以采用任何材料，而不背離本發明的精神。
如上所述，根據本發明，象素區的孔徑比例可以提高。
盡管已經詳細地描述了本發明的優選實施方案，應當理解可以作出各種變化、替換和改動，而不背離由所附的權利要求限定的本發明的范圍和精神。
權利要求
1.一種在兩塊基板之間填充有液晶的顯示面板，包括在其中的一塊基板上以矩陣形式排列的柵線和信號線；在上述柵線和信號線上、中間隔有絕緣層設置的公共電極；用于和所述公共電極產生電場的象素電極，其中每個象素電極設有第一電極，以及第一電極上隔著絕緣層設置的第二電極，所述第一和第二電極彼此電連接。
2.一種在兩塊基板之間填充有液晶的顯示面板，包括在其中的一塊基板上以矩陣形式排列的柵線和信號線；在上述柵線和信號線上、中間隔有絕緣層設置的公共電極，所述公共電極設置在由所述柵線和所述信號線限定的象素區的兩側；象素電極，每一個設置在彼此相鄰的所述兩個公共電極的中間，其中每個象素電極設有與所述公共電極在同一層的第一電極，以及與所述信號線同一層的第二電極，所述第一和第二電極彼此電連接。
3.如權利要求2的顯示面板，其中所述公共電極與所述信號線沿所述顯示面板的厚度方向重疊。
4.如權利要求2的顯示面板，其中所述第一電極和所述第二電極的位置設置成使得所述第一電極和所述第二電極隔著所述的中間絕緣層相重疊。
5.如權利要求4的顯示面板，其中所述第二電極設置成在所述信號線延伸的方向上在所述象素區的基本整個長度上延伸。
6.如權利要求2的顯示面板，其中所述第二電極連接至用于控制通向所述象素電極的驅動電壓的切換元件。
7.一種顯示面板，包括象素電極，用于向光學顯示元件施加驅動電壓；公共電極，用于與所述象素電極在沿著基板表面的方向產生電場；切換元件，用于控制通向所述象素電極的驅動電壓；柵線，用于向所述切換元件傳送掃描信號；信號線，用于向所述切換元件傳送顯示信號；以及屏蔽電極，其位置設置成比所述象素電極更靠近所述信號線，所述屏蔽電極的電勢設成與所述象素電極的相等。
8.如權利要求7的顯示面板，其中所述公共電極被設置成比其它電極更靠近所述信號線。
9.如權利要求7的顯示面板，其中每個所述公共電極和每個所述象素電極是彎的，以將該光學顯示元件的對準方向在由所述柵線和所述信號線限定的象素區內分成至少兩個方向。
10.如權利要求9的顯示面板，其中所述象素電極在所述象素電極兩側處的所述公共電極彎曲部分彼此相連的線上設有存儲電容器，用于存儲向所述象素電極提供的電勢。
11.如權利要求9的顯示面板，其中在每個象素區，用于存儲向所述切換元件提供的電勢的存儲電容器線被設置在該光學顯示元件對準方向被切換的部分。
12.一種顯示設備，包括顯示面板，其中光學顯示元件被設置在兩個基板之間；驅動電路，用于驅動所述顯示面板，其中所述顯示面板包括由以矩陣形式排列的信號線和柵線限定的多個象素區；設置在所述象素區外緣部分的公共電極，所述公共電極覆蓋了所述信號線和所述柵線；象素電極，用于與所述的公共電極在沿著所述基板的表面方向產生電場，以驅動該光學顯示元件；屏蔽部分，用于屏蔽來自所述信號線的電場，以及所述驅動電路，包括信號線驅動電路，用于通過所述信號線向所述象素電極提供顯示信號；以及柵線驅動電路，用于通過所述柵線提供掃描信號，以控制通向所述象素電極的驅動電壓。
13.如權利要求12的顯示設備，其中所述象素電極與所述屏蔽部分沿所述顯示面板的厚度方向重疊。
14.如權利要求13的顯示設備，其中所述象素電極和所述屏蔽部分其間有預定厚度的絕緣層，所述象素電極和所述屏蔽部分設置在所述絕緣層的一個和另一個表面上，所述信號線被設置在所述屏蔽部分的同一層內。
全文摘要
在平面內切換模式的液晶顯示面板100的每個象素區內,使象素電極18具有雙層結構,包括與信號線15同一層的下象素電極21和與公共電極17同一層的上象素電極22。另外下象素電極21的電極部分比上象素電極22更靠近信號線15。信號線15、柵線16和公共電極17以重疊的方式設置。
文檔編號G02F1/1343GK1342965SQ0113263
公開日2002年4月3日 申請日期2001年9月5日 優先權日2000年9月6日
發明者清水榮壽, 草深薰, 池崎充, 照喜名朝男 申請人:國際商業機器公司