CN100362414C - 共平面开关模式液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共平面开关模式液晶显示器件，包括第一和第二基板；在第一基板上分别排列在大致水平及垂直方向内的栅极线和数据线以确定像素区；在栅极线与数据线的交叉点上形成的开关元件；在像素区的中央基本平行于数据线形成的公共线；重叠公共线的像素电极线；从公共线伸出的多个公共电极；从像素电极线伸出并基本平行于公共电极设置的像素电极，其中在公共电极与像素电极之间的像素区内形成横向电场；以及在第一基板与第二基板之间形成的液晶层。

Description

共平面开关模式液晶显示器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及共平面开关模式液晶显示器件，并且具体地涉及改善孔径比的共平面开关模式液晶显示器件以及制造方法。

背景技术

由于液晶显示器件的低功耗和提供了高图像质量，因此已经被广为应用。液晶显示器件是通过按统一的间距面对面地粘接薄膜晶体管阵列基板以及滤色片基板，并把液晶层放置在薄膜晶体管阵列基板与滤色片基板之间而构成的。

像素按矩阵形式排列在薄膜晶体管阵列基板上。在像素内形成薄膜晶体管、像素电极以及电容。在滤色片基板上形成公共电极、RGB滤色片以及黑矩阵。公共电极与像素电极一起向液晶层施加电场。RGB滤色片提供彩色显示能力。在薄膜晶体管阵列基板与滤色片基板的衬面上形成定向膜，并摩擦该定向膜使液晶层定向在指定方向上。

当在像素电极与公共电极施加电场时，液晶由于介电各向异性而旋转。于是，光线被透射或被像素阻挡而显示字符或图像。然而，这样的扭转向列模式液晶显示器件具有狭窄视角。目前，已经引入共平面开关模式LCD排列方式，通过把液晶分子排列在相对于基板的大致水平方向上来改善狭窄视角。

图1A描绘了根据现有技术布局的共平面开关模式液晶显示(LCD)器件的平面图。图1B说明了根据现有技术布局的共平面开关模式液晶显示(LCD)器件的截面图。如图1A所示，在第一透明基板10上分别水平和垂直地设置栅极线1和数据线3，以确定像素区。尽管在实际的液晶显示器件中，‘N’条栅极线1与‘M’条数据线3彼此交叉而建立N×M个像素。为了说明性目的在图1A中只示出一个像素。

把薄膜晶体管9设置在栅极线1与数据线3的交叉点上。薄膜晶体管9包括栅极1a、半导体层5以及源/漏极2a和2b。栅极1a连到栅极线1上。源/漏极2a和2b连到数据线3上。在整个基板上形成栅极绝缘层8。

在像素区内平行于栅极线1设置公共线4。平行于数据线3设置公共电极6与像素电极7这一对电极以控制液晶分子。公共电极6与栅极线1同时形成并连到公共线4上。像素电极7与源/漏极2a和2b同时形成并连到薄膜晶体管9的漏极2b上。在包含源/漏极2a和2b的基板10的整个表面上形成钝化膜11。形成像素电极线14与公共线4重叠，并且像素电极线14连到像素电极7上。像素电极线14、公共线4以及置于其间的绝缘层8构成了存储电容(Cst)。

在第二基板20上形成黑矩阵21和滤色片23，第二基板20上形成有用来使滤色片23变平的保护膜。黑矩阵21阻止光线泄漏到薄膜晶体管9、栅极线1以及数据线3上。滤色片23为液晶显示器件提供了彩色显示能力。在第一和第二基板10和20的衬面上形成定向膜12a和12b。定向膜12a和12b确定液晶的初始取向方向。在第一基板10与第二基板20之间形成液晶层13。液晶层1 3的光透射率受施加在公共电极6与像素电极7之间的电压的控制。

具有现有技术的如上所述这种结构的共平面开关模式LCD器件能够有利地改善视角，这是由于公共电极6a和6b以及像素电极7被设置在同一平面上。

然而，共平面开关模式LCD器件的缺陷在于由于公共电极6和像素电极7被设置在显示图像的像素区内，因此孔径比降低，这就导致亮度减退。

另外，由于数据线3与像素电极7之间的信号干扰，因此在像素内未正常形成横向电场。为了解决这一信号干扰，将公共线6b设置在邻近数据线3的区域上。设置在像素外缘上的公共电极6作为用来屏蔽数据信号的屏蔽线，并且将公共电极6设置为比设置在像素中心部分上的公共电极6要宽，由此，减小了孔径比。

发明内容

因此，本发明的目的在于一种共平面开关模式液晶显示器件以及制造方法，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本发明的优点在于提供了一种能够通过把像素电极放置得尽可能远离数据线而去除设置在数据线外缘上的屏蔽线，以及能够通过扩大邻近该数据线的区域内的像素区而改善孔径比的共平面开关模式液晶显示器件及其制造方法。

为了实现这些以及其它的优点，并按照如这里所具体和概括描述的本发明目的，提供了一种共平面开关模式液晶显示器件，包括第一和第二基板；水平及垂直排列在第一基板上以确定像素区的栅极线和数据线；在栅极线与数据线的交叉点上形成的开关元件；在像素区的中央基本平行于该数据线形成的一公共线；重叠公共线的一像素电极线；从公共线伸出的多个公共电极；从像素电极线伸出并基本平行于公共电极设置的像素电极，像素电极与公共电极一起在像素区内形成一横向电场；以及在第一基板与第二基板之间形成的液晶层。

本发明的另一个优点提供了一种共平面开关模式液晶显示器件，包括第一和第二基板；在第一基板上分别排列在大致水平及垂直方向内的栅极线和数据线以确定像素区；在栅极线与数据线的交叉点上形成的薄膜晶体管；在像素区的中央基本平行于数据线设置的公共线；重叠公共线并形成存储电容的像素电极线；电连接到公共线的公共电极，具有弯曲结构并且根据该公共线对称；电连接到像素电极线的像素电极，基本上平行于公共电极设置并与公共电极一起形成横向电场；在像素的两个外部边缘上基本平行于数据线设置的、并屏蔽到达该像素电极和像素电极线的数据信号的屏蔽线；以及在第一基板与第二基板之间形成的液晶层。

在本发明的另一实施例中，一种共平面开关模式液晶显示器件的制造方法，包括提供第一和第二基板；在第一基板上形成栅极线、公共线以及公共电极，其中公共电极从公共线上伸出并关于该公共线对称；形成与栅极线交叉以确定像素区的数据线、在像素区中央基本上平行于该数据线设置并重叠公共线而形成存储电容的像素电极线，以及与公共电极一起形成横向电场的像素电极；以及在第一与第二基板之间形成液晶层。

应当理解，上述的一般性说明和下面的详细说明都是示例和说明性质的，目的在于提供对如所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

所含的附图提供了对本发明的进一步理解，并且被包含及构成此说明书的一部分，这些附图说明了本发明的实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。

图中：

图1A和1B说明现有技术的共平面开关模式液晶显示器件；

图2A和2B说明本发明第一实施例的共平面开关模式液晶显示器件；

图3说明本发明的第二实施例；

图4说明本发明的第三实施例；

图5说明本发明的第四实施例；以及

图6A和6B是本发明的共平面开关模式液晶显示器件的制造方法的截面图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，在附图中表示出其示例。

图2A和2B说明本发明的一种共平面开关模式LCD器件。具体地，图2A为平面图，而图2B为沿图2A的II-II’线截取的截面图。

如图所示，在本发明的共平面开关模式LCD器件中，栅极线101和数据线103水平及垂直地排列在透明的第一基板110上以确定像素区。开关元件109设置在栅极线101与数据线103的交叉点上。开关元件109包括从栅极线101伸出的栅极101a，在栅极101a上形成的半导体层105，以及分别设置在半导体层105上的源/漏极102a和102b，源/漏极102a与102b之间具有一定的间隔。

另外，在像素内基本上与栅极线101相平行地形成至少一对公共电极106与像素电极107，它们产生横向电场。公共电极106电连接到公共线104上，在像素的中心部分基本上与数据线103相平行地设置该公共线104，像素电极107电连接到与公共线104重叠的像素电极线114上而构成存储电容(Cst)。

如图2B所示，用置于公共电极106与像素电极107之间的栅极绝缘膜108将它们电绝缘，并且公共线104与像素电极线114形成存储电容，它们之间设置栅极绝缘膜108。在包括数据线103和像素电极107的第一基板110的整个表面上涂敷钝化膜111。

与此同时，在第二基板120上形成用来防止光泄漏的黑矩阵121和用来实现色彩的滤色片123。在第一基板110与第二基板120的衬面上涂敷第一和第二定向膜112a和112b，它们确定了液晶的初始取向方向，在膜112a与112b之间形成液晶层113。

在如上按照本发明构成的共平面开关模式LCD器件中，将公共线104与像素电极线114设置在像素的中央，并且将产生驱动液晶的电场的公共电极106与像素电极107基本上与栅极线101相平行地设置，从而减小了数据线103的信号干扰。特别是，由于像素电极线114设置在像素的中央，并且像素电极107在基本垂直的方向上从像素电极线114伸出，因此像素电极107与数据线103之间的距离变长，从而使信号干扰最小化。

由于是用设置在像素中央的公共线104与像素电极线114构成存储电容(Cst)的，因此被现有技术的存储电极占据的区域可以是孔径区的一部分。而且，在本发明中，由于可以省略掉用来屏蔽数据信号的专用屏蔽线，因此孔径区可以扩展到靠近数据线的区域。

由于公共线与像素电极线基本上平行于数据线设置，因此通过公共线与像素电极线的重叠而构成的存储电容增大。通常，由于像素的垂直长度比它的水平长度要长，因此如果公共电极与像素电极设置在垂直方向(数据线方向)上且彼此重叠，则与公共电极与像素电极设置在水平方向，即基本上平行于栅极线的方向上的结构相比，可使存储电容增大。

公共电极106与像素电极107相对于设置在像素中央的公共线104与像素电极线114是对称的。公共电极106与像素电极107可以具有基本上平行于栅极线101的“-”形直线结构，或者可以具有“Λ”或“V”形的弯曲结构。

图3和图4说明本发明另外的实施例，其中公共电极与像素电极具有弯曲结构。具体地，图3说明了公共电极与像素电极具有“V”形弯曲结构的LCD器件，而图4说明了公共电极与像素电极具有“Λ”形弯曲结构的LCD器件。

如图3和4所示，公共电极106’与像素电极107’不与栅极线101平行，而是根据公共线104与像素电极线114而弯曲一预定角度。可以在相对于像素区具有+/-0°≥θ≤90°的范围的斜角方向上弯曲公共电极106’与像素电极107’。

在如上所述的LCD器件中，像素电极107’与公共电极106’具有相对于公共线104的弯曲结构，并且像素电极线114设置在像素的中央，形成具有用于一个像素内的液晶的对称驱动方向的多域。因此，由于液晶的双折射特性导致的异常光被抵销(offset)，并且色偏被最小化。栅极线101也可以具有与公共电极106’和像素电极107’相似的弯曲结构。

另外，通过在像素外缘上形成邻近数据线103的屏蔽线，可以有效地屏蔽掉数据线103的信号干扰。

图5说明本发明的另一实施例，在该实施例中构造了一条数据信号屏蔽线。基本上平行并邻近数据线103形成一屏蔽线130，该屏蔽线电连接到公共电极106’上。屏蔽线130屏蔽数据线103与像素电极107’之间的信号干扰。在现有技术中，邻近数据线的公共电极具有较宽的宽度以起到屏蔽线的作用。然而，按照本发明的屏蔽线130能够用比现有技术的公共电极窄的宽度来有效地屏蔽数据线103的信号。

现在将解释按照本发明的共平面开关模式LCD器件的制造方法。

图6A和6B是说明按照本发明的共平面开关模式LCD器件的制造过程的平面图。

图6A中，准备第一透明基板，然后在上面涂覆诸如Cu、Ti、Cr、Al、Mo、Ta、Al合金的第一金属材料并形成图案，从而形成栅极线201、栅极电极201a、基本上垂直于栅极线201设置的公共线204以及多个电连接到公共线204上的公共电极206’。公共电极206’关于公共线204对称并可具有“-”形直线结构或“Λ”或“V”形的弯曲结构，其中该弯曲结构处于相对于像素区具有+/-0°≥θ≤90°的范围的斜角方向上。

接着，使用等离子体CVD方法在包含栅极线201和公共线204的基板的整个表面上沉积SiNx，SiOx或类似物，从而形成栅极绝缘膜(未示出)。之后，在栅极绝缘膜(未示出)层叠非晶硅和n⁺非晶硅并形成图案，以在栅极线201上形成半导体层205。

然后，如图6B所示，在半导体层205和栅极绝缘膜(未示出)上涂覆诸如Cu、Mo、Ta、Al、Cr、Ti、Al合金的第二金属材料并形成图案，从而形成基本上垂直于栅极线201设置的数据线203并与栅极线201一起确定一像素区；处于半导体层205上的源/漏极202a/202b；基本上平行于数据线203设置的像素电极线214；覆盖公共线204的存储电容(Cst)；以及像素电极207’。在像素电极207’与公共电极206之间生成横向电场。

像素电极207可具有“-”形直线结构，或可具有“V”或“Λ”形的弯曲结构(其中该弯曲结构处于相对于像素区具有+/-0°≥θ≤90°的范围的斜角方向上)，并应具有与公共电极206相同的结构。

此后，把诸如SiNx或SiOx的无机材料或诸如苯并环丁烯(BCB)或压克力的有机材料加到形成有薄膜晶体管209的基板上，从而形成钝化膜(未示出)。

接着，把第一基板附着到形成有滤色片的第二基板上，从而完成LCD器件的面板。

可以在钝化膜上形成公共电极206’或像素电极207’，并且这两个电极之一可以由诸如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)的透明导体材料构成。如果公共电极206’或像素电极207’是由透明材料构成的，则可以改善亮度。

如到此为止所描述的，本发明中，在像素中央平行于数据线设置公共线和像素电极线，并平行于栅极线设置公共电极和像素电极，从而减小了数据线的信号干扰。因此，图像质量和孔径比可得到改善。

对于本领域的那些技术人员将显而易见能够对本发明作出各种修改和变型而不脱离本发明的精神或范围。因而，假如这些修改和变更在所附的权利要求书及其等同物的范围内，则本发明覆盖这些修改和变更。

Claims (23)

1.一种共平面开关模式液晶显示器件，包括：

第一和第二基板；

在第一基板上分别排列在水平及垂直方向内的栅极线和数据线以确定像素区；

在栅极线与数据线的交叉点上形成的开关元件；

在像素区的中央平行于数据线形成的公共线；

重叠公共线的像素电极线；

从公共线伸出的多个公共电极；

从像素电极线伸出并平行于公共电极设置的像素电极，其中横向电场形成在像素区内公共电极与像素电极之间；以及

在第一基板与第二基板之间形成的液晶层。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，公共电极关于公共线是对称的。

3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，像素电极关于像素电极线是对称的。

4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，公共电极平行于栅极线。

5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，公共电极具有相对于公共线的弯曲结构。

6.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，该弯曲结构具有“Λ”形状。

7.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，该弯曲结构具有“V”形状。

8.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，栅极线具有相对于公共线的弯曲结构。

9.根据权利要求8所述的器件，其特征在于，该弯曲结构具有“Λ”形状。

10.根据权利要求8所述的器件，其特征在于，该弯曲结构具有“V”形状。

11.根据权利要求1所述的器件，进一步包括在像素区的外部边缘上邻近数据线形成的辅助线。

12.根据权利要求11所述的器件，其特征在于，该辅助线是数据信号屏蔽线并且电连接到公共电极上。

13.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，该开关元件包括：

连接到栅极线的栅极；

在该栅极上形成的栅极绝缘膜；

在该栅极绝缘膜上形成的半导体层；以及

在该半导体层上形成的源极和漏极。

14.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，第二基板包括滤色片和黑矩阵。

15.一种共平面开关模式液晶显示器件，包括：

第一和第二基板；

在第一基板上分别排列在水平及垂直方向内的确定像素区的栅极线和数据线；

在栅极线与数据线的交叉点上形成的薄膜晶体管；

在像素区的中央平行于数据线设置的公共线；

重叠公共线并形成存储电容的像素电极线；

电连接到公共线上的公共电极，具有弯曲结构并且关于该公共线是对称的；

电连接到该像素电极线上的像素电极，平行于公共电极设置，其中在该公共电极与像素电极之间形成横向电场；

在像素区的外部边缘上平行于数据线设置的、并屏蔽到达该像素电极的数据信号的屏蔽线；以及

在第一基板与第二基板之间形成的液晶层。

16.根据权利要求15所述的器件，其特征在于，像素电极线设置在像素区的中央。

17.根据权利要求15所述的器件，其特征在于，像素电极具有“Λ”或“V”形的弯曲结构。

18.根据权利要求15所述的器件，其特征在于，屏蔽线电连接到公共电极上。

19.一种共平面开关模式液晶显示器件的制造方法，包括：

提供第一和第二基板；

在第一基板上形成栅极线、公共线以及公共电极，其中公共电极从公共线上伸出并关于该公共线对称；

形成与栅极线交叉以确定像素区的数据线、在该像素区中央平行于数据线设置并重叠公共线而形成一存储电容的像素电极线，以及与公共电极一起形成一横向电场的像素电极；以及

在第一与第二基板之间形成液晶层。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在公共线与像素电极线之间形成栅极绝缘膜。

21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在第二基板上形成一黑矩阵和一滤色片。

22.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在像素区的外部边缘上邻近数据线形成屏蔽线。

23.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，像素电极或公共电极是用透明导体材料构成，所述透明导体材料由ITO铟锡氧化物或IZO铟锌氧化物之一形成。

Images