一种显示面板和显示装置的制作方法

本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种显示面板和显示装置。

背景技术：

液晶显示装置是目前使用最广泛的一种平板显示装置，可为各种电子设备如移动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机以及计算机等提供具有高分辨率彩色屏幕。其中IPS(In Plane Switching，共面转换)、FFS(Fringe Field Switching，边缘场开关)两种技术以其观看视角广、图像显示性能优异等特点在液晶显示装置中得到了广泛的应用。

除了宽视角，人们对于分辨率的要求也越来越高，高清、超清、全高清、视网膜技术、2K、4K、8K、10K等名词开始不断地进入人们的生活当中。

PPI(Pixels Per Inch，像素密度)所表示的是每平方英寸所拥有的像素数量，PPI数值越高，显示屏能够显示的图像密度也越高；但是，PPI越高(例如，大于600PPI时)，还意味着像素面积越小，相邻像素间的电场干扰也越强。

在显示单色画面时，例如，显示红色画面时，红色子像素被点亮而绿色和蓝色子像素未被点亮，绿色和蓝色子像素与红色子像素交接区域的液晶分子由于受红色子像素的电场影响而产生较大的旋转量，使得红色子像素区域的部分光线可经由相邻的绿色和/或蓝色子像素的色阻层出射，从而导致大视角斜视时，红色子像素与相邻的绿色/蓝色子像素发生混色，产生色偏。

图1示出了常规FFS显示面板100的结构示意图。如图1所示，显示面板100包括相对设置的彩膜基板11和阵列基板12以及设置在彩膜基板11和阵列基板12之间的液晶层13。其中，在彩膜基板11上设置有黑色矩阵111和色阻层112，在阵列基板12上设置有公共电极121和像素电极123，色阻层112由多个R(红色)色阻1121、多个G(绿色)色阻1122和多个B(蓝色)色阻1123组成，液晶层13中包含有液晶分子。

当在显示面板100上显示红色画面时，正视角观察时，红色子像素的光线经由R色阻1121出射，与红色子像素相邻的绿色和蓝色子像素中没有光线从G色阻1122和B色阻1123出射，相邻子像素间不会发生混色；然而，大视角斜视观察时，由于受红色子像素中像素电极的电场影响，红色子像素和与之相邻的绿色/蓝色子像素交接区域的液晶分子发生较大的旋转量，从而使红色子像素中的部分光线可经与之相邻的G色阻1121和/或B色阻1123出射，导致红色子像素与相邻子像素发生混色，产生色偏。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种显示面板及显示装置，以期解决现有技术中存在的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种显示面板，包括：阵列基板和彩膜基板，彼此相对地设置；液晶层，设置在阵列基板和彩膜基板之间；多个像素电极和至少一个公共电极；突起，设置在阵列基板上或彩膜基板上；以及浮空电极，形成在突起的表面上；其中，彩膜基板包括黑色矩阵，突起向黑色矩阵的正投影位于黑色矩阵覆盖范围之内；像素电极和公共电极形成在液晶层的同一侧。

在一些实施例中，像素电极和公共电极形成在阵列基板上的相同的导体层。

在一些实施例中，像素电极和公共电极形成在阵列基板上的不同的导体层。

在一些实施例中，突起由以下材料中的至少一种构成：无机物和有机物。

在一些实施例中，显示面板进一步包括多条扫描线和多条数据线，多条扫描线和所述多条数据线绝缘交叉设置。其中，突起在数据线的延伸方向上为连续的条状和/或离散的块状。

在一些实施例中，各突起在垂直于阵列基板方向上的高度H满足：0.5μm≤H≤2.0μm。

在一些实施例中，各突起的在扫描线的延伸方向上的宽度小于黑色矩阵在扫描线的延伸方向上的宽度。

在一些实施例中，浮空电极为透明电极。

在一些实施例中，液晶层中包含有负性液晶。

根据本申请的另一方面还提供了一种显示装置，包括如上的显示面板。

本申请提供的方案，通过在任一基板上设置突起并在其表面上形成浮空电极，屏蔽像素电极在子像素交接区域的电场，从而避免光线从相邻子像素出射，实现了改善色偏的效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了常规FFS显示面板的结构示意图；

图2A示出了本申请的显示面板的一个实施例的示意性结构图；

图2B示出了本申请的显示面板的另一实施例的示意性结构图；

图2C示出了本申请的显示面板的再一实施例的示意性结构图；

图2D示出了本申请的显示面板的又一实施例的示意性结构图；

图3A示出了现有技术的显示面板中像素电极的电场分布图，以及本申请的显示面板的实施例中像素电极的电场分布图；

图3B示出了现有技术的显示面板中单个子像素的截面透过率曲线图，以及本申请的显示面板的实施例中，单个子像素的截面透过率曲线图；

图4A示出了当浮空电极分别设置在阵列基板和彩膜基板上时液晶分子的倾斜角的曲线图；

图4B示出了当浮空电极分别设置在阵列基板和彩膜基板上时液晶分子的旋转角的曲线图；

图5示出了本申请各实施例的显示面板中，扫描线、数据线和像素阵列的示意性结构图；

图6A示出了在本申请的显示面板的一个实施例中突起与黑色矩阵相对关系示意图；

图6B为本申请的一个实施例沿图6A中A-A’的剖视图；

图6C为本申请的另一实施例沿图6A中A-A’的剖视图；

图7A示出了设置有不同高度的突起的本申请的显示面板的一个实施例的色偏曲线图；

图7B示出了分别在阵列基板和彩膜基板上设置有相同高度的突起的本申请的显示面板的实施例的色偏曲线图；

图8示出了本申请的显示装置的一个实施例的示意性结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图2A示出了本申请的显示面板的一个实施例的示意性结构图。

如图2A所示，显示面板200a包括：彩膜基板21和阵列基板22，彼此相对地设置；液晶层23，设置在彩膜基板21和阵列基板22之间；多个像素电极223和至少一个公共电极221，形成在阵列基板22的不同的导体层；突起215，设置在彩膜基板21；以及浮空电极214，形成在突起215表面上。

其中，彩膜基板21包括黑色矩阵211和色阻层212，色阻层212包括多个R(红色)色阻2121、多个G(绿色)色阻2122和多个B(蓝色)色阻2123，液晶层23中包含有液晶分子。

其中，突起215向黑色矩阵211的正投影位于黑色矩阵211的覆盖范围之内。

当在显示面板200a上显示单色画面(例如，红色)时，红色子像素对应的像素电极223被施加相应的电压，并在像素电极223和公共电极221之间形成横向电场，在该横向电场的作用下，红色子像素中的液晶分子发生旋转，光线从R色阻2121出射，正视角观察时，显示面板200a呈现红色画面。

大视角斜视观察显示面板200a时，由于在子像素交接区域设置有突起215和浮空电极214，使得像素电极223在子像素交接区域内的电场被削弱或被屏蔽，这样仅有极少的光线或者没有光线通过相邻的G色阻2122/B色阻2123出射，有效地防止相邻子像素间的混色，从而改善色偏，使得大视角斜视观察到的画面也是单色(例如，红色)画面。

本领域技术人员可以明白，当本实施例的显示面板200a为液晶显示面板时，还可以包括其它的一些公知的结构，例如，阵列基板22还包括基板210、彩膜基板21还包括基板220、配向层(未示出)，形成在阵列基板22上的钝化层222，形成在彩膜基板21上的O/C保护层213，形成在阵列基板22上的薄膜晶体管阵列(未示出)等。为了不模糊本申请的重点，将不再对这些公知的结构进行详细的描述。

继续参考图2B，示出了本申请的显示面板的另一实施例的示意性结构图。

图2B所示的实施例的大部分结构与图2A所示的实施例相同，在以下的描述中，将不再赘述与图2A所示的实施例相同的部分而重点描述不同之处。

与图2A所示实施例不同的是，如图2B所示，在显示面板200b中，突起225和浮空电极224设置在阵列基板22上。

由于突起225和浮空电极224的作用和工作原理与图2A中的实施例相同，在此将省略其具体描述。

继续参考图2C，示出了本申请的显示面板的再一实施例的示意性结构图。

图2C所示的实施例与图2A所示的实施例的不同之处在于，在显示面板200c中，如图2C所示，多个像素电极223和至少一个公共电极221形成在阵列基板22的相同的导体层，突起225和浮空电极224设置在阵列基板22上。

继续参考图2D，示出了本申请的显示面板的又一实施例的示意性结构图。

图2D所示的实施例与图2C所示的实施例的不同之处在于，在显示面板200d中，如图2D所示，突起225和浮空电极224设置在阵列基板22上。

下面，将结合图3A和图3B来对本申请的显示面板进行进一步描述，以使本申请各实施例的显示面板的技术效果更加明确。

其中，图3A示出了现有技术的显示面板中，像素电极的电场分布图以及本申请的显示面板中，当浮空电极分别设置在阵列基板和彩膜基板上时像素电极的电场分布图；图3B示出了现有技术的显示面板中，单个子像素的截面透过率曲线图以及本申请的显示面板中，当浮空电极分别设置在阵列基板和彩膜基板上时单个子像素的截面透过率曲线图。

如图3A所示，31a为现有设计的显示面板(例如，FFS显示面板)上像素电极的电场分布，32a为在阵列基板上设置有突起和浮空电极的显示面板上像素电极的电场分布，33a为在彩膜基板上设置有突起和浮空电极的显示面板上像素电极的电场分布，电场分布图中的各曲线为电场等势线。其中，等势线311、321和331上各点的电势相等(例如，电势均为)，虚线a、b之间的区域和虚线c、d之间的区域为子像素交接区域，阴影面积S₃₁为现有设计的显示面板在子像素交接区域电势大于的面积，S₃₂为在阵列基板上设置有突起和浮空电极的显示面板在子像素交接区域电势大于的面积，S₃₃为在彩膜基板上设置有突起和浮空电极的显示面板在子像素交接区域电势大于的面积。

通过对比可知，S₃₂和S₃₃明显小于S₃₁，即，当在阵列基板或彩膜基板上设置有突起和浮空电极时，像素电极在子像素交接区域的高电势分布区域明显变小。因此，本申请的显示面板上设置的突起和浮空电极有效地消弱或屏蔽了像素电极在子像素交接区域内的电场。

需要说明的是，图3A中的电场分布图是使用仿真软件LCD Master 2D仿真700PPI的显示面板而得到的，如无特别说明，本申请的各个实施例中所涉及的曲线和参数均通过仿真获得，使用的软件均为LCD Master 2D，使用的显示面板均为700PPI。

如图3B所示，曲线31b是现有技术的显示面板(例如，FFS显示面板)上单个子像素的截面透过率曲线，曲线32b是在阵列基板上设置有突起的显示面板上单个子像素的截面透过率曲线，曲线33b是在彩膜基板上设置有突起的显示面板上单个子像素的截面透过率曲线。其中，截面透过率是指子像素在垂直扫描线的方向上的单个截面的光线透过率，对子像素在扫描线的延伸方向上的各个截面按照从左到右的顺序依次测量截面透过率形成上述截面透过率曲线；其中，将子像素在扫描线方向上的最左侧边界位置设置为原点，横坐标x为对子像素沿垂直扫描线方向所做的截面与原点的距离，纵坐标Tr为该截面的透过率。

作为示意，图3B中单个子像素在扫描线延伸方向上的宽度为11.5μm，黑色矩阵在扫描线延伸方向上的宽度为5.5μm，突起在扫描线延伸方向上的宽度为4μm。由于黑色矩阵和突起位于子像素交接区域，通常被设计为对称地覆盖相邻两个子像素，即，黑色矩阵覆盖单个子像素的范围为0μm≤x≤2.75μm和8.75μm≤x≤11.5μm，突起覆盖单个子像素的范围为0μm≤x≤2μm和9.5μm≤x≤11.5μm。

表一示出了在图3B所示的三种显示面板上单个子像素在不同截面位置的透过率，其中，x的各个取值为示意性地选取的较有代表性的子像素截面位置。

表一单个子像素截面透过率表

从表一中可以看出，当2.501μm≤x≤8.999μm时，三条曲线31b、32b和33b的透过率Tr略有偏差，但基本吻合；当2.01μm≤x≤2.501μm时，曲线31b的透过率Tr由0.594降至0.399，而曲线32b/33b的透过率Tr则由0.585/0.600降至0.306/0.315；当1.169μm≤x≤2.01μm时，曲线31b的透过率Tr由0.399降至0.195，而曲线32b/33b的透过率Tr则由0.306/0.315迅速降至0.009/0.007；当0μm≤x≤1.169μm时，曲线31b的透过率Tr由0.195降至0.117，而曲线32b/33b的透过率Tr则由0.009/0.007降至0.005/0.004。8.999μm≤x≤11.5μm的截面透过率变化与0μm≤x≤2.501μm的截面透过率变化基本一致，在此不作赘述，细微的区别之处在于，在该范围内，突起设置在阵列基板上时截面透过率降低的效果优于突起设置在彩膜基板上时。

通过上述对比可知，在阵列基板或彩膜基板上设置突起和浮空电极后，在黑色矩阵的覆盖范围内，尤其是在突起的覆盖范围内，子像素的截面透过率迅速降低至0.01以下(当x≤1.169μm时)，光线基本不能从该区域出射(与未设置突起时相比，在子像素交界区域截面透过率至少在0.117～0.195之间，也就是说至少有11％～19.5％的光透过该区域从相邻子像素出射)。因此，本申请的显示面板上设置的突起和浮空电极有效地降低了子像素交接区域的截面穿透率。

结合图3A中所描述的电场分布，设置有突起和浮空电极的显示面板，在子像素交接区域内，像素电极产生的电场被消弱或被屏蔽，该区域的液晶分子的旋转量减少，截面穿透率降低，透过子像素交接区域出射的光通量减小，从而有效地防止光线从相邻子像素的色阻层出射。

需要说明的是，在显示面板的组装工艺中，由于误差和工艺条件的限制，彩膜基板和阵列基板会有0μm～2μm的对位误差(也称为错位)，在现有技术的显示面板中，该错位会进一步加重色偏。

然而，在本实施例中，从前述数据中可以看出，突起在x≤1.169μm和x≥10.331μm时，截面透过率均为0(Tr<0.01)，相当于在像素左侧和右侧(在扫描线延伸方向上)均有约1.169μm(右侧为：11.5μm-10.331um＝1.169μm)的区域光线不能透过，换句话说，两个相邻的子像素之间有2.338μm(大于2μm)的区域可屏蔽像素电极的电场，使光线不能透过。因此，本申请的显示面板即便在可容忍的最大对位误差(2μm)时，也能有效地屏蔽子像素交接区域的电场，防止光线从相邻的子像素出射，从而改善色偏，并提高了组装的良率。

继续参考图4A和图4B，图4A示出了当浮空电极分别设置在阵列基板和彩膜基板上时液晶分子的倾斜角的曲线图，图4B示出了当浮空电极分别设置在阵列基板和彩膜基板上时液晶分子的旋转角的曲线图。

如图4A所示，横坐标为设置在阵列基板和彩膜基板之间的液晶层的盒厚，纵坐标为液晶层中的液晶分子的倾斜角，其中,0μm<液晶层盒厚<3.2μm。现有技术的显示面板(例如，未设置浮空电极的FFS显示面板)设置不同盒厚的液晶层时，液晶分子的倾斜角在-1.4°～1°之间；在阵列基板设置有浮空电极时，当液晶层盒厚小于1.5μm时液晶分子的倾斜角为0°，当液晶层盒厚大于1.6μm时液晶分子的倾斜角约为1°；在彩膜基板上设置有浮空电极时，当液晶层盒厚小于1.5μm时液晶分子的倾斜角约为1°，当液晶层盒厚大于1.6μm时液晶分子的倾斜角为0°。

图4B的曲线与图4A的曲线相似，区别在于，在图4B中纵坐标为液晶分子的旋转角。

如图4B所示，现有技术的显示面板(未设置浮空电极)设置不同盒厚的液晶层时，液晶分子的旋转角在-14°～-7°之间；在阵列基板设置有浮空电极时，当液晶层盒厚小于1.5μm时液晶分子的旋转角为0°，当液晶层盒厚大于1.6μm时液晶分子的旋转角在-8.4°～-7°之间；在彩膜基板上设置有浮空电极时，当液晶层盒厚小于1.5μm时液晶分子的旋转角在-8.4°～-7°之间，当液晶层盒厚大于1.6μm时液晶分子的旋转角为0°。

通过图4A和图4B的对比可知，相对于现有技术的显示面板(例如，FFS的显示面板)，在任一基板上设置有浮空电极的显示面板，当液晶盒盒厚设置为0μm<液晶层盒厚<3.2μm时，液晶分子的倾斜角和旋转角明显减小。尤其是，当液晶盒盒厚为1.6μm，本申请的显示面板中的液晶分子的倾斜角和旋转角改善效果最为明显。

继续参考图5，示出了根据本申请各实施例的显示面板中，扫描线、数据线和像素阵列的示意性结构图。

如图5所示，本申请的各实施例的显示面板包括多条沿第一方向D1延伸的数据线S1～Sn以及多条沿第二方向D2延伸的扫描线G1～Gm。且数据线S1～Sn与扫描线G1～Gm绝缘交叉设置形成像素阵列。像素阵列包括了多个子像素510。

继续参考图6A～图6C，图6A示出了在本申请的显示面板的一个实施例中突起与黑色矩阵相对关系示意图，图6B为本申请的一个实施例沿图6A中A-A’的剖视图，图6C为本申请的另一实施例沿图6A中A-A’的剖视图。

如图6A所示，W和W’分别为突起63和黑色矩阵61在扫描线延伸方向D2上的宽度，H为突起63在垂直于阵列基板方向D3上的高度。

由于突起63和浮空电极62的作用是削弱或屏蔽像素电极在子像素交接区域内的电场，因此，W小于W’，并且突起63包含在黑色矩阵61遮蔽的区域内，即突起63向黑色矩阵61的正投影位于黑色矩阵61的范围之内。

尽管图6A示出了突起63的形状为矩形，但这仅仅是示意性的。可以理解的是，突起63可以为任意合适的形状，诸如，三角形、梯形、半圆形等。本领域技术人员可以根据实际应用场景的需求来设置。

在本申请的一个实施例中，突起601在数据线的延伸方向D1上为连续的条状，如图6B所示。

在本申请的另一实施例中，突起601在数据线的延伸方向D1上为离散的块状，如图6C所示。

继续参考图7A和图7B，图7A示出了设置有不同高度的突起的本申请的显示面板的一个实施例的色偏曲线图，图7B示出了分别在阵列基板和彩膜基板上设置有相同高度的突起的本申请的显示面板的实施例的色偏曲线图。

如图7A所示，当突起设置阵列基板上时，在显示面板上显示单色(例如，红色)画面时，分别将具有高度为0.5μm、1.0μm、1.5μm和2.0μm的突起的显示面板与现有技术的显示面板(例如，FFS显示面板)进行色偏仿真测试。其中，视角为视线与显示面板垂直方向的夹角，Δuv为衡量色偏的参数，Δuv可通过公式(1)计算得出：

其中，(u，v)为视角为θ时的色度值，(u₀，v₀)为视角为0°时的色度值。

通过对比可知，突起的高度低于0.5μm时，色偏变化不明显；而突起的高度超过2.0μm时，继续增加突起的高度，色偏曲线基本保持不变。

因此，在本实施例的一些优选的实现方式中，各突起的高度H为：0.5μm≤H≤2.0μm。

如图7B所示，当显示面板上显示现单色(例如，红色)画面时，分别对具有设置在阵列基板上和彩膜基板上的相同高度(例如，1.5μm)的突起的显示面板进行仿真测试获得的色偏曲线。

从图7B中的色偏曲线可以看出，突起设置在哪个基板上对于色偏影响不大，两条曲线基本重合，都能实现本申请的有益效果。

本申请的各个实施例中，突起的作用为支撑浮空电极，提供浮空电极所需要的形状和尺寸。

在一些可选的实现方式中，设置在任一基板上的突起可由无机物构成。

在一些可选的实现方式中，设置在任一基板上的突起可由有机物构成。

本申请的各个实施例中，浮空电极的作用为屏蔽像素电极在子像素交接区域内的电场。

在一些可选的实现方式中，浮空电极为透明电极，其材料为透明导电材料，例如ITO，但不限于ITO。

在本申请各实施例中，由于像素电极和公共电极形成在同一基板上，施加电压之后，共同电极与像素电极之间产生横向电场，液晶层中的液晶分子在平行基板的平面内转动，控制偏振光的转换。

在一些可选的实现方式中，液晶层中的液晶分子为负性液晶。负性液晶(介电各向异性小于零)作为一种公知的液晶材料，在此不作赘述。

本申请还公开了一种显示装置，如图8中所示，图8示出了本申请的显示装置的一个实施例的示意性结构图。其中，显示装置800可包括如上的显示面板。本领域技术人员应当理解，显示装置除了包括如上的显示面板之外，还可以包括一些其它的公知的结构。为了不模糊本申请的重点，将不再对这些公知的结构进行进一步描述。

本申请的显示装置可以是任何包含如上的显示面板的装置，包括但不限于如图8所示的蜂窝式移动电话800、平板电脑、计算机的显示器、应用于智能穿戴设备上的显示器、应用于汽车等交通工具上的显示装置等等。只要显示装置包含了本申请公开的显示面板的结构，便视为落入了本申请的保护范围之内。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。