專利名稱：共平面開關模式液晶顯示器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠提高孔徑比并且有效地防止漏光現(xiàn)象的共平面開關模式液晶顯示(LCD)器件及其制造方法。
背景技術：
近來，通常用作高圖像質量和低功耗平板顯示器件的扭曲向列模式LCD器件的缺點是其視角太窄。這是由于液晶分子的折射各向異性造成的。即，當施加電壓時，要相對于基板平行排列的液晶分子被沿基本上垂直的方向排列。
從而，近來，為了解決視角問題，已經(jīng)開發(fā)出了通過沿基本上水平方向排列液晶分子的共平面開關模式LCD。
圖1和圖2所示為普通共平面開關模式LCD的單位像素，其中圖1是平面圖，而圖2是沿I-I’線提取的截面圖。
如圖1和圖2所示，柵線1和數(shù)據(jù)線3在透明第一基板10上垂直和水平設置以限定像素區(qū)。在實際LCD器件中，N條柵線和M條數(shù)據(jù)線交叉，形成N×M個像素，但是在附圖中為了簡潔僅示出了一個像素。
在像素區(qū)中，包括柵極1a、半導體層5和源極/漏極2a和2b的薄膜晶體管(TFT)9設置在柵線1和數(shù)據(jù)線3的交叉處。柵極1a和源極/漏極2a和2b分別與柵線1和數(shù)據(jù)線3連接。另外，柵絕緣膜疊置在整個基板上方。
在像素區(qū)中，公共線4與柵線1平行設置，并且用于轉換液晶分子的成對電極，即公共電極6和像素電極7平行排列。公共電極6與和柵極1a一起形成的公共線4相連接，而像素電極與和源極/漏極同時形成的漏極2b相連接。
鈍化膜11和第一定向膜12a涂覆在包括源極/漏極2a和2b的整個基板上。為了遮蔽在像素區(qū)外邊緣形成的像素電極7與數(shù)據(jù)線3之間產(chǎn)生的水平電場，在像素的外邊緣形成公共電極6。與公共線4重疊形成的像素電極線14形成存儲電容(Cst)，其間夾有絕緣膜8。
為了防止在像素之間發(fā)生漏光，在柵線1和數(shù)據(jù)線3處形成TFT 9和黑矩陣21。在黑矩陣21上形成與各像素對應的濾色片23和涂覆膜25，并且在涂覆膜25上涂布第二定向層12b。液晶層13形成在第一基板10和第二基板20之間。
在具有這種結構的共平面開關模式LCD中，當不施加電壓時，液晶層13中的液晶分子沿第一和第二定向膜12a和12b的排列方向取向，并且當在公共電極6和像素電極7之間施加電壓時，液晶分子沿相對于公共電極6和數(shù)據(jù)線的延伸方向垂直的方向取向。如上所述，由于液晶分子在液晶層13中在相同的平面上轉換，從上/下方向和左/右方向的視角方向觀察時灰度級不反轉。
在現(xiàn)有技術的如上所述構造的共平面開關模式LCD器件中，由于由不透明金屬形成的公共電極和像素電極7形成在像素區(qū)中，所以降低了孔徑比。
另外，在現(xiàn)在技術共平面開關模式LCD器件中，第一和第二基板必須構造成使黑矩陣21設置在與第一基板上的TFT 9、柵線1和數(shù)據(jù)線3相對應的位置。然而，當粘結兩基板時，它們可能不對準從而產(chǎn)生漏光。因而，考慮到對準容限，用于形成黑矩陣的區(qū)域需要比與TFT 9、柵線1和數(shù)據(jù)線3相對應的區(qū)域更寬。然而，在這種情況下，用于防止由于未對準引起的漏光而形成的黑矩陣區(qū)域會降低孔徑比。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠防止由于第一基板和第二基板之間的未對準引起的孔徑比降低的共平面開關模式液晶顯示器件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠通過形成使黑矩陣的一部分延伸以覆蓋像素區(qū)的漏光區(qū)域的黑矩陣來防止漏光并且提高圖像質量的共平面開關模式液晶顯示器件。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點，如同廣義和具體描述的，本發(fā)明提供了一種共平面開關模式液晶顯示器件，其包括第一基板和第二基板；在第一基板上垂直和水平排列以限定像素的柵線和數(shù)據(jù)線；在柵線和數(shù)據(jù)線的各交叉點處形成的開關元件；在與柵線、數(shù)據(jù)線和開關元件相對應的區(qū)域上形成的黑矩陣，并且所述黑矩陣具有與所述柵線的上部相對應并且延伸到所述像素區(qū)中的部分；在所述像素區(qū)形成的濾色片；在所述濾色片上形成的至少一對公共電極和像素電極，并且在像素區(qū)內(nèi)產(chǎn)生共平面電場；以及在第一基板和第二基板之間形成的液晶層。
公共電極和像素電極由諸如ITO和IZO的透明導電材料構成。還在包括數(shù)據(jù)線的第一基板的整個表面上形成有鈍化膜，并且黑矩陣和所述濾色片形成在鈍化膜上。
在包括黑矩陣和濾色片的基板的整個表面上還形成有平整膜，并且在平整膜上形成公共電極和像素電極。
形成公共電極以延伸超過所述柵線和數(shù)據(jù)線的上部并且位于像素區(qū)上，而且在數(shù)據(jù)線上部形成的公共電極和靠近公共電極的像素電極之間的距離為約7μm到9μm。延伸到像素區(qū)內(nèi)側的黑矩陣端部形成于在數(shù)據(jù)線上形成的公共電極和靠近公共電極的像素電極之間。
在靠近數(shù)據(jù)線的區(qū)域還形成有數(shù)據(jù)信號截止線，并且數(shù)據(jù)信號截止線與公共電極電連接。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于制造共平面開關模式液晶顯示器件的方法，該方法包括制備第一和第二基板；在第一基板上形成沿第一方向排列的多條柵線；形成與所述柵線垂直交叉以限定多個像素區(qū)的數(shù)據(jù)線；在與所述柵線和數(shù)據(jù)線相對應的區(qū)域形成黑矩陣，從而使得在所述柵線的上部形成的黑矩陣部分向上延伸到所述像素區(qū)；在所述像素區(qū)形成濾色片；以及形成公共電極和像素電極，用于在所述像素區(qū)內(nèi)產(chǎn)生共平面電場并且覆蓋所述柵線和數(shù)據(jù)線的上部。
該用于制造共平面開關模式液晶顯示器件的方法還包括在靠近所述數(shù)據(jù)線的區(qū)域處形成數(shù)據(jù)信號截止線，并且延伸到像素區(qū)內(nèi)的黑矩陣形成于在柵線上部形成的公共電極和靠近公共電極的像素電極之間。
如上所述，在本發(fā)明中，通過形成作為透明電極的公共電極和像素電極以及在下基板也就是TFT陣列基板上同時形成濾色片和黑矩陣，可以更好地提高孔徑比。當在下基板上形成黑矩陣時，可以不需考慮兩基板(上、下基板)粘接工序期間的對準容限而形成黑矩陣。即，與增加黑矩陣形成區(qū)域以防止未對準的現(xiàn)有技術相比，在本發(fā)明中，由于黑矩陣只形成在下基板上的需要區(qū)域，所以用于形成黑矩陣的區(qū)域可以減少，從而提高孔徑比。
另外，在本發(fā)明中，由于形成黑矩陣的部分以向上延伸到像素區(qū)中，所以可以有效地防止在柵線和像素電極之間產(chǎn)生的漏光。通常，在OFF狀態(tài)向柵線施加約-5V的電壓，從而由于施加到柵線上的OFF電壓的作用，在像素電極和柵線之間形成電場。因此，通過在柵線和像素電極之間產(chǎn)生的電場驅動分布在相應區(qū)域處的液晶分子，從而產(chǎn)生漏光。然而，在本發(fā)明中，由于在柵線和像素電極之間形成黑矩陣，所以可以有效防止在相應區(qū)域產(chǎn)生漏光。
通過下面結合附圖對本發(fā)明的詳細說明可以使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、方面和優(yōu)點更加清晰。


所包括的用來便于理解本發(fā)明并且作為本申請一個組成部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，連同說明書一起可用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1和圖2所示為普通共平面開關模式LCD器件，其中圖1示出了單位像素的平面圖并且圖2示出了沿I-I’線提取的截面圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的共平面開關模式LCD器件的平面圖；圖4所示為沿圖3中的II-II’線提取的截面圖；圖5所示為沿圖3中的III-III’線提取的截面圖；以及圖6A到圖6C所示為根據(jù)本發(fā)明的共平面開關模式LCD器件的工序平面圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖具體描述根據(jù)本發(fā)明的共平面開關模式LCD器件及其制造方法。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的共平面開關模式LCD器件的平面圖，尤其示出了兩相鄰的單位像素。
如圖3所示，共平面開關模式LCD器件構造為在透明基板110上沿第一方向設置柵線101，并且數(shù)據(jù)線103與柵線101垂直交叉設置以限定像素區(qū)。
在柵線101和數(shù)據(jù)線103的交叉處設置用于轉換各像素的開關元件109。開關元件109包括形成為柵線101一部分的柵極、形成在柵極上的半導體層105以及形成在半導體層105上的源極/漏極102a和102b。
在像素區(qū)處形成用于產(chǎn)生共平面電場的公共電極106和像素電極107，并且像素電極107通過漏接觸孔131與漏極102b電連接。在柵線101和數(shù)據(jù)線103上部還形成有公共電極106。公共電極106和像素電極107由諸如ITO(氧化銦錫)或IZO(氧化銦鋅)的透明導電材料形成，同時以Z字形狀形成。
在像素區(qū)的外邊緣靠近數(shù)據(jù)線103處形成有數(shù)據(jù)信號截止(cutoff)線104，以防止當公共電極106和像素電極107之間的信號由于數(shù)據(jù)信號而失真時引起的有缺陷的液晶驅動。
雖然圖3中未示出，在像素區(qū)中形成有濾色片。并且在與柵線101和數(shù)據(jù)線103相對應的區(qū)域中形成黑矩陣121。
在如上所述構造的本發(fā)明中，由于在TFT陣列基板(下基板)上同時形成濾色片和黑矩陣，所以與現(xiàn)有技術相比可以減少黑矩陣的形成區(qū)域。即，在現(xiàn)有技術中，由于在上基板上形成濾色片和黑矩陣，所以形成有黑矩陣的上基板和形成有柵線和數(shù)據(jù)線的下基板必須要嚴格對準，并且考慮到未對準，由于對準容限，黑矩陣形成區(qū)域比實際需要的區(qū)域相對要大。然而，在本發(fā)明中，由于黑矩陣、柵線和數(shù)據(jù)線形成在同一基板上，所以黑矩陣可以形成在需要的區(qū)域上，從而可以增大孔徑比。
另外，靠近柵線101在柵線101和像素電極107之間會產(chǎn)生漏光，因此在本發(fā)明中，為了解決該問題，黑矩陣121可以形成為向上延伸到柵線101和像素電極107之間的隔離區(qū)域。
即，即使沒有驅動柵線101，施加大約-5V的OFF電壓時，由于柵線101的OFF電壓，靠近柵線101在柵線101和像素電極107之間產(chǎn)生電壓差，從而形成電場。在柵線101和像素電極107之間形成的電場在黑模式下驅動相應區(qū)域中的液晶分子從而產(chǎn)生漏光。從而，在本發(fā)明中，通過將覆蓋柵線101上部的黑矩陣121向上延伸到靠近像素電極107的區(qū)域，從而防止由于柵線的OFF電壓產(chǎn)生的漏光。
在柵線101上部形成的公共電極106a覆蓋所有柵線101，并且像素電極107和延伸進入像素的公共電極106a之間的距離約為7μm-9μm。在這種情況下，在公共電極106a和像素電極107之間形成延伸進入像素區(qū)中的黑矩陣121，并且黑矩陣不與像素電極107重疊。
在用于通過阻擋柵線OFF電壓的影響來防止發(fā)生漏光的方法中，與柵線101重疊的公共電極106a可以加寬，或者可以增加柵線101和像素電極107之間的距離。然而，該方法會使孔徑比變差，因此本發(fā)明選擇延伸黑矩陣，而不是增加柵線101和像素電極107之間的距離，以防止孔徑比的降低。
在數(shù)據(jù)線103上部形成的黑矩陣的部分121可以有效地防止數(shù)據(jù)線103和數(shù)據(jù)信號截止線104之間的漏光，該部分121與數(shù)據(jù)信號截止線104重疊。
另外，黑矩陣121夾在數(shù)據(jù)線103和公共電極106之間，下面將參照圖4和圖5進行詳細說明。
圖4所示為沿圖3中II-II’線提取的截面圖，而圖5所示為沿圖3中III-III’線提取的截面圖。
如圖4和圖5所示，在透明的第一基板110上形成柵線101和數(shù)據(jù)信號線104，然后在其上形成柵絕緣膜108。在柵絕緣膜108上形成數(shù)據(jù)線103，并且在包括數(shù)據(jù)線103的基板整個表面上形成鈍化膜111。
在鈍化膜111上形成黑矩陣121和濾色片123，然后在其上形成用于平整的平整膜113。在平整膜103上形成公共電極106和像素電極。公共電極106形成在柵線101和數(shù)據(jù)線103上部以及像素中。
設置面對第一基板的第二基板(未示出)，并且在第一基板和第二基板之間形成液晶層。在各基板的相對表明上涂覆用于確定液晶初始排列方向的定向膜(未示出)，并且液晶層根據(jù)在公共電極106和像素電極107上施加的電壓控制光透射比。
按照這種方式，在本發(fā)明中，在同一平面(即平整膜)上形成公共電極106和像素電極107。在同一平面上形成兩個電極106和107是指當在兩電極之間施加電壓時可以產(chǎn)生相對于基板表面的理想共平面電場。因此，可以增加視角。另外，與現(xiàn)有技術相比，由于兩電極之間的電場不用穿過鈍化膜而直接施加到液晶，所以可以產(chǎn)生更強的電場。由于在強電場的作用下液晶層中的液晶分子可以更快地轉換，因此可以實施視頻圖像。
圖6A到圖6C所示為根據(jù)本發(fā)明的共平面開關模式LCD器件的工序平面圖。
首先，參照圖6A，制備透明的第一基板210，在其上形成有柵線201和數(shù)據(jù)信號截止線204，并且在其上形成柵絕緣膜(未示出)。隨后，在柵線201上形成半導體層205，然后在柵絕緣膜(未示出)的上部形成與柵線201垂直交叉以限定像素區(qū)的數(shù)據(jù)線203，并且在半導體層205上形成彼此分開的源極和漏極202a和202b，以完成開關元件209。通過從柵線201延伸可以附加地形成柵極，而溝道結構可以具有直線或“U”形的形狀。
之后，在數(shù)據(jù)線203和開關元件209的上部形成鈍化膜。然后，如圖6B所示，在與像素區(qū)相對應的區(qū)域形成濾色片(未示出)，并且在與柵線201和數(shù)據(jù)線203相對應的鈍化膜上部形成黑矩陣221。此時，形成延伸進入像素區(qū)內(nèi)的黑矩陣221。
隨后，形成用于平整濾色片和黑矩陣221的平整膜(未示出)，然后，如圖6C所示，在平整膜上形成用于產(chǎn)生像素區(qū)中的共平面電場的公共電極206和像素電極207。在這種情況下，公共電極206和像素電極207由諸如ITO或IZO的透明導電材料制成。為了實現(xiàn)多疇，可以形成以Z字形狀形成公共電極206和像素電極207，并且還可以形成與公共電極206和像素電極207相同的Z字形狀的數(shù)據(jù)線203。
形成公共電極206以完全覆蓋柵線201和數(shù)據(jù)線203的上部，并且在柵線201上形成的部分公共電極延伸進入像素區(qū)中，該部分比通過將黑矩陣221延伸進入像素區(qū)中形成的區(qū)域更窄。具體地說，由于在同一平面上形成公共電極206和像素電極207，所以在它們之間必須保證足夠長的距離以防止短路缺陷。從而，在本發(fā)明中，保證公共電極206和像素電極207之間的距離約7μm-9μm，并且延伸進入像素區(qū)中的黑矩陣221的端部設置在公共電極206和像素電極207之間。
就目前所述，本發(fā)明提供了一種在TFT陣列基板上形成黑矩陣和濾色片的共平面開關模式LCD器件及其制造方法。具體地說，由于公共電極形成在柵線和數(shù)據(jù)線的上部，并且黑矩陣位于公共電極在柵線上部被覆蓋的像素電極之間，可以防止上基板和下基板之間的未對準，并且還可以進一步提高孔徑比。
另外，由于在柵線和像素電極之間形成有黑矩陣，可以防止在該區(qū)域漏光，從而以進一步提高圖像質量。
由于在不脫離本發(fā)明精神的情況下本發(fā)明可以以多種形式實施，所以可以理解上述實施方式并不受上述描述的任何細節(jié)限制，除非另有說明，可以根據(jù)所附權利要求所限定的精神和范圍廣義地構造本發(fā)明，從而所附權利要求意欲包括所有落入權利要求或其等效物的邊界和范圍之內(nèi)的所有修改和變型。
權利要求
1.一種共平面開關模式液晶顯示器件，包括第一基板和第二基板；在第一基板上垂直和水平排列以限定像素區(qū)的柵線和數(shù)據(jù)線；在柵線和數(shù)據(jù)線的各交叉點處形成的開關元件；在與柵線、數(shù)據(jù)線和開關元件相對應的區(qū)域處形成的黑矩陣，并且所述黑矩陣具有與所述柵線的上部相對應的延伸進入所述像素區(qū)中的部分；在所述像素區(qū)處形成的濾色片；在所述濾色片上形成的至少一對公共電極和像素電極，并且在像素區(qū)內(nèi)產(chǎn)生共平面電場；以及在第一基板和第二基板之間形成的液晶層。
2.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于，所述公共電極和像素電極由透明導電材料構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于，所述透明導電材料是氧化銦錫和氧化銦鋅其中之一。
4.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于，還包括在所述包括數(shù)據(jù)線的第一基板的整個表面上形成的鈍化膜。
5.根據(jù)權利要求4所述的器件，其特征在于，所述黑矩陣和濾色片形成在鈍化膜上。
6.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于，還包括在包括黑矩陣和濾色片的基板的整個表面上形成的平整膜。
7.根據(jù)權利要求6所述的器件，其特征在于，在所述平整膜上形成公共電極和像素電極。
8.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于，所述公共電極形成在所述柵線和數(shù)據(jù)線的上部。
9.根據(jù)權利要求8所述的器件，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)線上部形成的公共電極和靠近所述公共電極的像素電極之間的距離為大約7μm到9μm。
10.根據(jù)權利要求8所述的器件，其特征在于，所述延伸進入像素區(qū)內(nèi)側中的黑矩陣端部位于形成在所述數(shù)據(jù)線上的公共電極和靠近所述公共電極的像素電極之間。
11.根據(jù)權利要求1所述的器件，其特征在于，還包括在靠近所述數(shù)據(jù)線的區(qū)域上形成的數(shù)據(jù)信號截止線。
12.根據(jù)權利要求11所述的器件，其特征在于，在與所述數(shù)據(jù)線相對應的位置處形成的黑矩陣與所述數(shù)據(jù)信號截止線的一部分重疊。
13.根據(jù)權利要求11所述的器件，其特征在于，所述數(shù)據(jù)信號截止線與所述公共電極電連接。
14.一種用于制造共平面開關模式液晶顯示器件的方法，包括制備第一和第二基板；在第一基板上形成沿第一方向排列的多條柵線；形成與所述柵線垂直交叉以限定多個像素區(qū)的數(shù)據(jù)線；在與所述柵線和數(shù)據(jù)線相對應的區(qū)域處形成黑矩陣，從而使得形成在所述柵線上部的黑矩陣部分向上延伸到所述像素區(qū)；在所述像素區(qū)形成濾色片；以及形成公共電極和像素電極，用于在所述像素區(qū)內(nèi)產(chǎn)生共平面電場并且覆蓋所述柵線和數(shù)據(jù)線的上部。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，還包括在靠近所述數(shù)據(jù)線的區(qū)域形成數(shù)據(jù)信號截止線。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，延伸進入所述像素區(qū)內(nèi)的黑矩陣形成于在所述柵線上部形成的公共電極和靠近所述公共電極的像素電極之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種共平面開關模式液晶顯示器件，該器件包括第一基板和第二基板；在第一基板上垂直和水平排列以限定像素區(qū)的柵線和數(shù)據(jù)線；在柵線和數(shù)據(jù)線的各交叉點處形成的開關元件；在與柵線、數(shù)據(jù)線和開關元件相對應的區(qū)域上形成的黑矩陣，并且所述黑矩陣具有與所述柵線的上部相對應同時延伸到所述像素區(qū)中的部分；在所述像素區(qū)形成的濾色片；在所述濾色片上形成的至少一對公共電極和像素電極，并且在像素區(qū)內(nèi)產(chǎn)生共平面電場；以及在第一基板和第二基板之間形成的液晶層。
文檔編號G02F1/1333GK1834758SQ20061005758
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月14日 優(yōu)先權日2005年3月14日
發(fā)明者金東國 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社