CN106353906A - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种液晶显示装置，包括彩膜基板、阵列基板和位于彩膜基板与阵列基板之间的液晶层，其中所述彩膜基板包括：基板；电极层，所述电极层位于所述基板下；保护层，所述保护层位于所述电极层下；以及配向层，所述配向层位于所述保护层下；其中，所述保护层的下表面设有开孔，使得所述电极层在所述开孔部分裸露，所述配向层对应于所述开孔的部分填入所述开孔内并与所述电极层接触。通过在彩膜基板的保护层上开孔，可以减少影像残留。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，更具体地，涉及一种液晶显示装置。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，以下简称LCD)由于具有装置薄、质量轻、辐射小、功耗低等优点，因此在平板显示器领域应用广泛，如将LCD作为手机、计算机、电视和个人数字助理的显示器。通常液晶显示装置包括通过封框胶对盒的彩膜基板和阵列基板以及填充在彩膜基板和阵列基板之间的液晶层。图1所示为传统液晶显示装置的截面图，为图示简洁，取其中一个像素区域进行说明。如图1所示，传统的液晶显示装置包括彩色滤光片基板(以下简称彩膜基板)10、阵列基板11以及位于彩膜基板10与阵列基板11之间的液晶层12，为图示清楚，已将前述三部分适当分离绘制。彩膜基板10包括基板101、黑矩阵(BlackMatrix，BM)102、色阻层103、电极层104、保护层105和配向层106。黑矩阵102以及被黑矩阵102划分的色阻层103位于基板101与电极层104之间，保护层位于极层104下，配向层106位于保护层105下。阵列基板11包括基板111、像素电极112、绝缘层113以及配向层114。像素电极112位于基板111上，配向层114在像素电极112下，并且像素电极112与配向层114之间通过绝缘层113隔离。

影像残留(Image Sticking,IS)是指当液晶显示装置长时间显示固定的同一画面后，切换至下一画面时，会隐约残留上一个画面的图像。影像残留形成的原因主要有：在由彩膜基板和阵列基板对盒形成的液晶盒内有一定数量的杂质液晶离子，这些杂质液晶离子在特定条件下能够形成对电场工艺过程中各种参数和控制条件的影响，比如摩擦工艺和清洗工艺等；或者施加给液晶显示装置的电流信号中含有一定的直流成分，能够促使液晶盒内的正负液晶离子不对称迁移并吸附在两个配向层和液晶界面上。

随着显示内容的逐渐复杂，对显示器的性能和影像品质的要求也逐渐增加，其中，一个重要的要求便是尽可能地减轻影像残留。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种液晶显示装置，通过在彩膜基板的保护层上开孔，可以减少影像残留。

根据本发明的一方面，提供一种液晶显示装置，包括彩膜基板、阵列基板和位于彩膜基板与阵列基板之间的液晶层，所述彩膜基板包括：基板；电极层，所述电极层位于所述基板下；保护层，所述保护层位于所述电极层下；以及配向层，所述配向层位于所述保护层下；其中，所述保护层的下表面设有开孔，使得所述电极层在所述开孔部分裸露，所述配向层对应于所述开孔的部分填入所述内并与所述电极层接触。

在一些实施例中，所述电极层可连接到交流信号源以接收交流信号。

在一些实施例中，所述彩膜基板还包括黑矩阵和色阻层，所述黑矩阵和色阻层位于所述基板和电极层之间；其中，所述黑矩阵位于所述基板下方且经过图案化，使得所述基板的下表面有未设置黑矩阵的区域；所述色阻层位于所述基板下方，并覆盖所述基板的下表面未设置黑矩阵的区域；并且所述开孔在所述保护层中位于所述黑矩阵下方。

在一些实施例中，所述黑矩阵被图案化为包括横向条带和纵向条带的格栅状；所述开孔在所述保护层中位于所述横向条带和纵向条带中较宽的条带下方。

在一些实施例中，所述开孔沿着所述较宽的条带的方向等间距排列。

在一些实施例中，所述开孔的横截面为圆形。

在一些实施例中，所述彩膜基板还包括：用于起支撑作用的间隔物，所述间隔物的一端位于所述开孔内并穿过所述配向层与所述电极层接触。

在一些实施例中，所述间隔物与所述电极层接触的一端截面积小于所述开孔截面积，使所述配向层仍有部分与所述电极层接触。

在一些实施例中，所述间隔物为圆柱状或圆台状。

本发明提供的液晶显示装置，通过在保护层上开孔，一方面使电极层在开孔部分裸露，配向层填入开孔可以与裸露部分的电极层直接接触，使得残留在配向层表面的电荷被裸露的电极层带走释放，从而达到减少影像残留的目的；另一方面，间隔物位于开孔内的设计可以使间隔物的位置更加稳定，可以有效防止出现松动的间隔物随液晶分子位移而导致液晶层厚度不均或划伤配向层的现象。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出传统液晶显示装置的截面图。

图2a示出根据本发明一些实施例的液晶显示装置的截面图。

图2b示出图2a的液晶显示装置中的彩膜基板的仰视图。

图3a示出根据本发明另一些实施例的液晶显示装置的截面图。

图3b示出图3a的液晶显示装置中的彩膜基板的仰视图。

图4a示出根据本发明又一些实施例的液晶显示装置的截面图。

图4b示出图4a的液晶显示装置中的彩膜基板的仰视图。

图5示出根据本发明另外一些实施例的液晶显示装置的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。在本申请中，“A直接位于B中”表示A位于B中，并且A与B直接邻接。

在本申请中，术语“彩膜基板”指在制造彩膜基板的各个步骤中形成的整个彩膜基板的统称，包括已经形成的所有层或区域。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

图2a示出根据本发明一些实施例的液晶显示装置的截面图和仰视图。为表达清楚，附图选取局部像素单元的放大图。

如图2a所示，液晶显示装置包括彩膜基板20、阵列基板21以及位于彩膜基板20和阵列基板21之间的液晶层22。

彩膜基板20包括基板201、电极层202、保护层203和配向层204。基板201可以为玻璃基板。电极层202设置在基板201下，其可以由氧化铟锡(ITO)制成。保护层203设置在电极层202下，其可以由绝缘材料制成，以使所述彩膜基板20平坦化，方便配向层204的形成。保护层203的下表面设有开孔2021，使得所述电极层202在开孔2021部分裸露。配向层204设置在保护层203下，并且配向层204对应于开孔2021的部分填入开孔2021内并与电极层202接触。

图2b示出图2a的液晶显示装置中的彩膜基板的仰视图。为了方便说明，在图2b的仰视图中未示出配向层204。如图2b所示，在保护层203的下表面形成开孔2021，使得电极层202裸露。开孔2021可以为圆形并且可以布置成阵列。然而本发明的实施例并不限于此，在一些实施例中，开孔2021可以根据需要设置成任何其他形状，例如方形、矩形、三角形、多边形等等，在一些实施例中甚至不规则形状也是可以的。另外，在一些实施例中，开孔2021可以根据需要以任何其他形式布置，例如呈圆形或螺旋形排列，甚至可以不规则排列。

继续参考图2a，阵列基板21包括基板211、黑矩阵212、色阻层213、电极层214、绝缘层215、配向层216以及间隔物217。基板211可以为玻璃基板，其上可以设置晶体管阵列。电极层214可以为像素电极层，其设置在基板211上方并且被黑矩阵212分隔。色阻层213可以设置在电极层214下方，然而本公开的实施例不限于此，在一些实施例中，色阻层213也可以位于电极层214下方。配向层216在电极层214上方，并且与电极层214之间通过绝缘层215电学隔离。间隔物217穿过配向层216与绝缘层215接触，当然本公开的实施例不限于此，例如也可以将配向层216设置成完全覆盖间隔物217。优选地，可以将间隔物217的大小以及在阵列基板21上的位置设置成与彩膜基板20上的开孔2021相对应，如图2a所示。

当液晶显示装置工作时，彩膜基板20中的电极层202可连接到交流信号源以接收交流信号。当彩膜基板20中的电极层202接收到交流信号时，液晶层22内的液晶分子221会在液晶层22内来回运动，而残留在彩膜基板20的配向层204表面的电荷被裸露的电极层202带走释放，从而有效改善了影像残留的问题。

图3a示出根据本发明另一些实施例的液晶显示装置的截面图。为表达清楚，附图选取局部像素单元的放大图。

如图3a所示，液晶显示装置包括彩膜基板30、阵列基板31以及位于彩膜基板30和阵列基板31之间的液晶层32。

彩膜基板30包括基板301、黑矩阵302、色阻层303、电极层304、保护层305和配向层306。

基板301可以为玻璃基板。

黑矩阵302和色阻层303设置在基板301下。黑矩阵302位于基板301下方且经过图案化，使得基板301的下表面有未设置黑矩阵的区域，而色阻层303位于基板301下方，并覆盖基板301的下表面未设置黑矩阵302的区域。在图3a所示的实施例中，色阻层303还覆盖黑矩阵302。

电极层304设置在黑矩阵302和色阻层303下。电极层304可以由ITO制成。在一些实施例中，电极层304可以为公共电极层。

保护层305设置在电极层304下，其可以由绝缘材料制成，以使所述彩膜基板30平坦化，方便配向层306的形成。保护层305的下表面设有开孔3051，使得所述电极层304在开孔3051部分裸露。所述开孔3051设置在所述保护层304中位于黑矩阵302下方的位置，由于开孔3051被黑矩阵302遮挡，可以减小开孔3051对显示的影响。

配向层306设置在保护层305下，并且配向层306对应于开孔3051的部分填入开孔3051内并与电极层304接触。

在制造过程中，可以在基板301上形成黑矩阵302和色阻层303，然后在黑矩阵302和色阻层303上形成电极层304，然后在电极层304上形成保护层505。在形成保护层305之后，可以图案化所述保护层305的下表面以形成开孔3051，从而使电极层304在开孔3051处裸露，之后形成的配向层306填入所述开孔3051并与所述电极层304接触。

图3b示出图3a的液晶显示装置中的彩膜基板的仰视图。在图3b中，以虚线示出黑矩阵302的轮廓，并且为清楚示出黑矩阵302的形状，将彩膜基板30的其他部分透明化。如图3b所示，黑矩阵302被图案化为包括横向条带和纵向条带的格栅状，从而将色阻层303分割成矩形的色阻。色阻通常包括红色、绿色、蓝色三种颜色的色阻。所述开孔3051在保护层305中位于横向条带和纵向条带中较宽的条带下方。在一些实施例中，色阻层303中相同颜色的色阻之间的黑矩阵宽度大于不同色阻之间的黑矩阵的宽度，例如，如图3b所示，黑矩阵302的格栅的纵向条带比横向条带宽。在这种情况下，可以将开孔3051设置在相对较宽的纵向条带下方，这样在形成开孔3051时工艺上更容易实现。当然，如果需要的话，在较窄的横向条带下方设置开孔3051也是可以的。在图3b的实施例中，开孔3051沿着纵向条带的方向等间距排列。然而本公开的实施例不限于此，开孔3051可以在黑矩阵302下方根据需要以任何期望的方式排列。另外，在图3b的实施例中，将开孔3051示为圆形，然而在一些实施例中，可以根据需要来任意设置开孔3051的形状，例如方形、矩形、三角形、多边形等等，在一些实施例中甚至不规则形状也是可以的。

继续参考图3a，阵列基板31包括基板311、电极层312、绝缘层313、配向层314以及间隔物315。基板311可以为玻璃基板。电极层312可以为像素电极层，其设置在基板311上。配向层314位于电极层312上方并且与电极层312之间通过绝缘层313电学隔离。间隔物315穿过配向层314与绝缘层313接触，当然本公开的实施例不限于此，例如也可以将配向层314设置成完全覆盖间隔物315。优选地，可以将间隔物315的大小以及在阵列基板31上的位置设置成与彩膜基板30上的开孔3051相对应，如图3a所示。

当液晶显示装置工作时，彩膜基板30的电极层304可连接到交流信号源以接收交流信号。当彩膜基板30的电极层304接收到交流信号时，位于彩膜基板30下方的液晶层32内的液晶分子321会在液晶层内来回运动，而残留在彩膜基板30的配向层306表面的电荷被裸露的电极层304带走释放，从而有效改善了影像残留的问题。

图4a示出根据本发明又一些实施例的液晶显示装置的截面图。

如图4a所示，液晶显示装置包括彩膜基板40、阵列基板41以及位于彩膜基板40和阵列基板41之间的液晶层42。

彩膜基板40包括基板401、黑矩阵402、色阻层403、电极层404、保护层405、配向层406和间隔物407。

基板401可以为玻璃基板。

黑矩阵402和色阻层403设置在基板401下。黑矩阵402位于基板401下方且经过图案化，使得基板401的下表面有未设置黑矩阵的区域，而色阻层403位于基板401下并覆盖基板401的下表面未设置黑矩阵402的区域。

电极层404设置在黑矩阵402和色阻层403下。电极层404可以由ITO制成。在一些实施例中，电极层404可以为公共电极层。

保护层405设置在电极层404下，其可以由绝缘材料制成，以使所述彩膜基板40平坦化，方便配向层406的形成。保护层405的下表面设有开孔4041，使得所述电极层404在开孔4041部分裸露。开孔4041设置在保护层404中位于黑矩阵402下方的位置，由于开孔4041被黑矩阵402遮挡，可以减小开孔4041对显示的影响。

配向层406设置在保护层405下，并且配向层406对应于开孔4041的部分填入开孔4041内并与电极层404接触。

间隔物407可以为光学间隔物(Photo Spacer，PS)，其可以由光反应性材料(例如光阻材料)制成，用于控制彩膜基板40与其对应的阵列基板间厚度与均匀性。每个间隔物407的一端位于一个开孔4041内并穿过配向层406与电极层404接触。在一些实施例中，间隔物407与电极层404接触的一端截面积小于开孔4041截面积，使配向层406仍有部分与所述电极层404接触。在一些实施例中，间隔物407可以为圆柱状或圆台状。然而本公开的实施例不限于此，可以根据需要将间隔物407设置成任何其他形状。通过将间隔物407设置在开口4141内，可以使间隔物407更加稳固，即使在工作状态下间隔物407出现松动的现象，其位移范围也被限制在开孔4041内，从而可以防止出现液晶层(未绘示)厚度不均或划伤配向层406的现象。

在制造过程中，可以在基板401上形成黑矩阵402和色阻层403，然后在黑矩阵402和色阻层403上形成电极层404，然后在电极层404上形成保护层405。在形成保护层405之后，可以图案化保护层405的下表面以形成开孔4041，从而使电极层404在开孔4041处裸露。在形成开孔4041之后，可以在开孔4041中裸露的电极层404上形成间隔物407。最后形成配向层406，使得配向层406覆盖整个保护层405的下表面以及开孔4041中未被间隔物407覆盖的部分。

图4b示出图4a的液晶显示装置中的彩膜基板的仰视图。在图4b中，以虚线示出黑矩阵402的轮廓，并且为清楚示出黑矩阵402的形状，将彩膜基板40的其他部分透明化。如图4b所示，黑矩阵402被图案化为包括横向条带和纵向条带的格栅状，从而将色阻层403分割成矩形的色阻。色阻通常包括红色、绿色、蓝色三种颜色的色阻。开孔4041在保护层405中位于横向条带和纵向条带中较宽的条带下方。在一些实施例中，色阻层403中相同颜色的色阻之间的黑矩阵宽度大于不同色阻之间的黑矩阵的宽度，例如，如图4b所示，黑矩阵402的格栅的纵向条带比横向条带宽。在这种情况下，可以将开孔4041设置在相对较宽的纵向条带下方，这样在形成开孔4041时工艺上更容易实现。当然，如果需要的话，在较窄的横向条带下方设置开孔4041也是可以的。在图4b的实施例中，开孔4041沿着纵向条带的方向等间距排列。然而本公开的实施例不限于此，开孔4041可以在黑矩阵402下方根据需要以任何期望的方式排列。另外，在图4b的实施例中，将开孔4041示为圆形，然而在一些实施例中，可以根据需要来任意设置开孔4041的形状，例如方形、矩形、三角形、多边形等等，在一些实施例中甚至不规则形状也是可以的。每个间隔物407的一端位于一个开孔4041内并穿过配向层406与电极层404接触。间隔物407与电极层404接触的一端截面积小于开孔4041截面积。在一些实施例中，间隔物407可以为圆柱状或圆台状。然而本公开的实施例不限于此，可以根据需要将间隔物407设置成任何其他形状。

继续参考图4a，阵列基板41包括基板411、电极层412、绝缘层413和配向层414。基板411可以为玻璃基板。电极层412可以为像素电极层，其设置在基板411上。绝缘层413覆盖电极层412。配向层414形成在绝缘层413上。

当液晶显示装置工作时，彩膜基板40的电极层404可连接到交流信号源以接收交流信号。当彩膜基板40的电极层404接收到交流信号时，位于彩膜基板40下方的液晶层42内的液晶分子421会在液晶层40内来回运动，而残留在彩膜基板40的配向层406表面的电荷被裸露的电极层404带走释放，从而有效改善了影像残留的问题。

根据本发明实施例的液晶显示装置可以应用于PET(Pattern Enhanced Twist，扭曲排列增强结构型)架构。PET架构采用三电极结构，即像素电极和一个公共电极(第一公共电极)位于阵列基板的不同层且第一公共电极位于像素电极上方，另外一个公共电极(第二公共电极)位于彩膜基板上，其中阵列基板的像素电极和第一公共电极形成边缘电场，阵列基板的像素电极和彩膜基板的第二公共电极形成平面电场，其中液晶层的上下两侧均是公共电极(即第一公共电极和第二公共电极)。设置在彩膜基板上的第二公共电极可以防止静电云纹(Mura)现象，用于消除外部静电对液晶显示装置的影响。另外，彩膜基板的第二公共电极与阵列基板的第一公共电极可以在面板的边缘通过导电体进行上下导通。

图5示出了在PET架构下根据本发明实施例的液晶显示装置的截面图。图5的液晶显示装置与图4的液晶显示装置类似，区别至少在于图5中的阵列基板与图4的阵列基板41不同。为了描述清楚，下面主要对区别部分进行详细描述。

如图5所示，液晶显示面板包括彩膜基板40、阵列基板51以及位于彩膜基板40和阵列基板51之间的液晶层42。彩膜基板40包括基板401、黑矩阵402、色阻层403、电极层404、保护层405、配向层406和间隔物407，其中电极层404为第一公共电极层。关于彩膜基板40以上已经参考图4进行了详细的描述，在此不再赘述。

阵列基板51包括基板511、像素电极层512、绝缘层513、第二公共电极层514以及配向层515。基板511可以为玻璃基板，其上可以形成晶体管阵列。像素电极层512位于基板511上。第二公共电极层514位于像素电极层512的上方。像素电极层512与第二公共电极层514之间通过绝缘层513电学隔离。配向层515形成在绝缘层513上并且覆盖第二公共电极层514。

当液晶显示装置工作时，彩膜基板40的电极层404可连接到交流信号源以接收交流信号。当彩膜基板40的电极层404接收到交流信号时，位于彩膜基板40下方的液晶层42内的液晶分子421会在液晶层40内来回运动，而残留在彩膜基板40的配向层406表面的电荷被裸露的电极层404带走释放，从而有效改善了影像残留的问题。

需要指出的是，以上图2至图5为图示清楚，将前彩膜基板、阵列基板和液晶层适当分离绘制。在实际应用中，可以使间隔物一端与彩膜基板接触，另一端与阵列基板接触，以起到控制彩膜基板与阵列基板间厚度和均匀性的作用。另外，以上图2至图5中为了描述清楚，将阵列基板的各层以平面层形式示出，然而本领域技术人员应清楚，阵列基板各层的形状和结构根据实际应用需要可以有多种实现方式。

本发明的实施例通过在彩膜基板的保护层上开孔，使彩膜基板的电极层在开孔部分裸露，配向层填入开孔可以与裸露部分的电极层直接接触，使得在液晶显示装置工作时，残留在彩膜基板的配向层表面的电荷被裸露的电极层带走释放，从而达到减少影像残留的目的。

本发明的实施例通过在彩膜基板上设置黑矩阵和色阻层并将开孔设置在黑矩阵下方，可以避免开孔影响显示效果。

本发明的实施例通过在彩膜基板上设置间隔物并且将间隔物设置在开孔内可以使间隔物的位置更加稳定，可以有效防止出现松动的间隔物随液晶分子位移而导致液晶层厚度不均或划伤配向层的现象。

应当说明的是，在本文中，诸如开孔、间隔物等的形状不应局限于实施例中给出的形状。另外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种液晶显示装置，包括彩膜基板、阵列基板和位于彩膜基板与阵列基板之间的液晶层，其特征在于，所述彩膜基板包括：

基板；

电极层，所述电极层位于所述基板下；

保护层，所述保护层位于所述电极层下；以及

配向层，所述配向层位于所述保护层下；

其中，所述保护层的下表面设有开孔，使得所述电极层在所述开孔部分裸露，所述配向层对应于所述开孔的部分填入所述开孔内并与所述电极层接触。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述电极层可连接到交流信号源以接收交流信号。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括黑矩阵和色阻层，所述黑矩阵和色阻层位于所述基板和电极层之间；

其中，

所述黑矩阵位于所述基板下方且经过图案化，使得所述基板的下表面有未设置黑矩阵的区域；

所述色阻层位于所述基板下方，并覆盖所述基板的下表面未设置黑矩阵的区域；并且

所述开孔在所述保护层中位于所述黑矩阵下方。

4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述黑矩阵被图案化为包括横向条带和纵向条带的格栅状；所述开孔在所述保护层中位于所述横向条带和纵向条带中较宽的条带下方。

5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述开孔沿着所述较宽的条带的方向等间距排列。

6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的液晶显示装置，其特征在于，所述开孔的横截面为圆形。

7.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括：用于起支撑作用的间隔物，所述间隔物的一端位于所述开孔内并穿过所述配向层与所述电极层接触。

8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述间隔物与所述电极层接触的一端截面积小于所述开孔截面积，使所述配向层仍有部分与所述电极层接触。

9.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述间隔物为圆柱状或圆台状。