CN100416390C - 液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有提高的孔径比和降低的寄生电容的LCD器件，该器件包括无机绝缘材料的钝化层，还包括第一基板上的栅线；在包括所述栅线的第一基板的整个表面上的栅绝缘层；位于所述栅绝缘层上并与所述栅线基本垂直以限定像素区域的数据线；位于所述栅线和数据线交叉处的薄膜晶体管；在包括所述薄膜晶体管的第一基板上的钝化层；位于所述钝化层上并与薄膜晶体管的漏极相连的像素电极；以及用于接收电压、形成在所述数据线和像素电极之间并且与栅线在同一层以防止数据线和像素电极之间寄生电容的遮光金属。

Description

液晶显示器件
本申请要求享有2004年3月30日递交的申请号为No.P2004-21678的韩国申请的优先权，在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本申请涉及一种液晶显示(LCD)器件，尤其涉及一种具有增大的孔径比以及降低的寄生电容的LCD器件。
背景技术
作为许多平板显示技术之一的LCD器件，具有包括高对比度、高灰度级、高图像质量和低功耗的改进的工作特性。
例如，具有薄外型的LCD器件可制成壁挂型以用作电视监视器。同样，由于LCD器件的轻重量以及低功耗，LCD器件可用作笔记本、个人计算机、电视和飞行器的监视器。
LCD器件通常包括薄膜晶体管阵列基板、滤色片阵列基板和液晶层。特别地，所述薄膜晶体管阵列基板包括薄膜晶体管、像素电极以及由栅线和数据线限定的像素区域中的存储电容。同样，所述滤色片阵列基板包括滤色片层和公共电极。所述液晶层形成在所述薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间。通过为上述电极施加电压，排列液晶层的液晶分子，进而控制光透射量从而显示图像。
下面参照附图描述现有技术的LCD器件。
图1为现有技术的LCD器件的平面图。图2为沿图1中现有技术的LCD器件中的I-I′线提取的截面图。
现有技术的LCD包括薄膜晶体管阵列基板111、滤色片阵列基板121以及液晶层131。所述薄膜晶体管阵列基板111和滤色片阵列基板121以预定间隔彼此粘接并将所述液晶层131形成在所述两个粘接的基板111和121之间。此外，该LCD器件不发光，从而LCD器件需要额外的光源，例如，背光150。背光150设置在所述薄膜晶体管阵列基板111的下方。
如图1和图2所示，薄膜晶体管阵列基板111包括栅线112、数据线115、像素电极117、薄膜晶体管TFT和存储电容。所述栅线112和数据线115彼此垂直形成以限定出像素区域。同样，所述像素电极117形成在各像素区域中以根据数据信号为所述液晶层131施加信号电压。进而，在所述栅线112和数据线115的交叉位置处形成薄膜晶体管，其中基于施加到栅线112的扫描信号使所述薄膜晶体管TFT导通/截止，以便将施加到数据线的数据信号传送到像素电极117。形成存储电容以降低电平移动电压以及维持非选择期间的像素信息。
另外，在所述栅线112和数据线115之间形成栅绝缘层113，并在所述薄膜晶体管TFT和像素电极117之间形成钝化层116。
因此，薄膜晶体管TFT由栅极112a、栅绝缘层113、半导体层114、源极115a和漏极115b构成。栅极112a从栅线112分叉延伸出，并且所述栅绝缘层113形成在包括栅极112a的薄膜晶体管阵列基板111的整个表面上。进而，在栅极112a上方的栅绝缘层上形成半导体层114。同样，源极115a从数据线115分叉延伸出并覆盖与半导体层114的一侧重叠。漏极115b与该半导体层114的另一侧重叠，并且透过钝化层116的漏极与像素电极117电连接，进而为该像素电极施加电压。
存储电容CST由电容电极126、像素电极117、栅绝缘层113和钝化层116构成。像素电极126与栅线112平行地形成在相同的层上。此外，栅绝缘层113和钝化层116插入在电容电极126和像素电极117之间。因此，存储电容保持薄膜晶体管TFT截止期间的液晶层的电荷。
尽管未示出，可使用预定部分的栅线作为电容电极而在栅线上放形成存储电容。
存储电容具有在电容的下电极和上电极之间形成绝缘层的结构。这样，电容电极126用作电容的下电极，栅绝缘层113和钝化层116用作绝缘层，而与电容电极126重叠的预定部分的像素电极用作电容的上电极。
栅绝缘层113由具有大约7.5介电常数的无机绝缘材料，如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)形成并具有
Figure C20041010098800051
和之间的厚度。同样，钝化层116由具有大约3.4低介电常数的有机绝缘材料，如BCB(苯并环丁烯)或丙烯酸树脂形成并具有3μm和5μm之间的厚度。
当钝化层116由如BCB的有机绝缘材料形成时，能够减少数据线层和像素电极之间的寄生电容。因此，像素电极117可与数据线重叠以获得高的孔径比。可是，如果BCB的有机绝缘层用于钝化层，则钝化层116会变厚。因此，不可能将有机绝缘层的钝化层用于小尺寸的LCD器件，如移动电话。
鉴于此，在小尺寸的LCD器件中，钝化层由无机绝缘材料，如氮化硅SiNx形成。可是，相比于由有机绝缘材料形成钝化层的情况，当使用无机绝缘材料制成钝化层时，寄生电容显著增加，进而不能使数据线与像素电极重叠。如果寄生电容在数据线和像素电极之间增加，则该寄生电容引起与施加给液晶层的A.C.电压相关的D.C.电压偏移ΔVp，进而产生闪烁、图像暂留(sticking)和图像的亮度不均匀等现象。
此外，与薄膜晶体管阵列基板111相对形成滤色片阵列基板121。滤色片阵列基板121包括顺序设置的R(红)/G(绿)/B(蓝)色素的滤色片层123、用于分隔开R/G/B单元并防止漏光的黑矩阵层122以及用于向液晶层131施加电压的公共电极124。
通常，在滤色片层123中，顺序设置具有R/G/B色素的像素，其中各子像素具有一种色素并且所述子像素被单独驱动，进而通过子像素的组合显示一个像素中的颜色。
通常，对应于所述子像素的边缘以及薄膜晶体管阵列基板的薄膜晶体管形成黑矩阵层122，进而防止不稳定电场部分上的漏光。
如上所述，在使用无机绝缘材料的钝化层的情况下，不能使像素电极与数据线重叠。因此，黑矩阵层122与像素电极117重叠以防止像素电极和数据线之间漏光。此时，因为像素电极117形成在薄膜晶体管阵列基板上，并且黑矩阵层122形成在滤色片阵列基板上，所以必须在黑矩阵层122中设定粘接余量以防止漏光。该粘接余量可根据粘接设备而不同。可是，如图2所示，黑矩阵层122优选地与像素电极117以5μm至6.7μm的最小值重叠。
但是，现有技术的LCD器件存在以下缺陷。
首先，钝化层由无机绝缘材料形成，像素电极与相邻的数据线不重叠。因此，需要为像素电极与黑矩阵层重叠而提供足够的粘接余量，进而防止像素电极和数据线之间漏光。所以，由于粘接余量而使黑矩阵层的尺寸增加，并由此降低了LCD器件的孔径比。
如果钝化层由无机绝缘层形成，像素电极形成为不与邻近的数据线重叠。在此情况中，钝化层的介电常数比有机绝缘材料的介电常数高，进而在像素电极和数据线之间产生寄生电容。因为该寄生电容，产生了源信号延迟，进而降低了数据电压值。因此，由于源信号的延迟而使亮度改变，产生垂直串扰，进而降低图像质量。
发明内容
因此，本发明涉及一种能够基本消除由于现有技术的局限和缺陷所引起的一个或多个问题的LCD器件。
本发明的优点在于提供一种LCD器件，其通过形成具有高光学密度的金属材料的第一黑矩阵层以及形成覆盖第一黑矩阵层的第二树脂黑矩阵层，在不漏光的情况下实现高分辨率。
本发明的其它优点和特征将在以下的说明中部分予以阐述，并对于本领域技术人员而言，在随后描述的基础上部分变得清晰，或可从本发明的实施中获知。根据已写说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构，能够实现和获得本发明的这些目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点，并根据本发明的目的，如在此示例和广泛描述的，一种LCD器件包括第一基板上的栅线；在包括所述栅线的第一基板的整个表面上的栅绝缘层；位于所述栅绝缘层上并与所述栅线基本垂直以限定像素区域的数据线；位于所述栅线和数据线交叉位置的薄膜晶体管；在包括所述薄膜晶体管的第一基板表面上的钝化层；位于所述钝化层上并与薄膜晶体管的漏极相连的像素电极；以及与所述栅线在同一层的遮光金属，用于防止数据线和像素电极之间寄生电容。
所述遮光金属从栅线凸出。另外，该LCD器件还进一步包括与所述栅线平行的公共线。所述遮光金属从该公共线凸出。
同样，所述钝化层由无机绝缘材料形成，其中该无机绝缘材料为氮化硅SiNx或氧化硅SiOx。
另外，所述LCD器件包括具有黑矩阵层、滤色片层和公共电极的第二基板，该第二基板与所述第一基板相对。
所述黑矩阵层具有与遮光金属的一角(corner)位于同一条线上的一角。
而且，所述遮光金属与所述像素电极和数据线重叠。
而且，所述遮光金属与像素电极重叠，并具有与数据线一角相对对准的一角。
应当理解，本发明的前述概要说明和以下详细说明都是示意性和解释性的，意欲对要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
用于提供本发明进一步的理解并包含在本申请中而构成本申请一部分的附图，示出了本发明的(多个)实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1为现有技术的LCD器件的平面图；
图2为沿图1中现有技术的LCD器件的I-I′线提取的截面图；
图3为按照本发明第一实施例的LCD器件的平面图；
图4为沿图3中LCD器件的II-II′线提取的截面图；
图5为按照本发明第二实施例的LCD器件的平面图；
图6为按照本发明第三实施例的LCD器件的平面图。
具体实施例方式
现在详细地参照附图描述本发明的实施例。只要可能，在所有附图中使用相同的参考数字指代相同或相似的部件。
以下参照附图描述按照本发明第一实施例的LCD器件。
图3为按照本发明第一实施例的LCD器件的平面图。图4为沿图3中LCD器件的II-II′线提取的截面图。
如图3和图4所示，按照本发明第一实施例的LCD器件包括薄膜晶体管阵列基板511、滤色片阵列基板521和液晶层531。薄膜晶体管阵列基板511和滤色片阵列基板521按预定间隔彼此粘接在一起，并且液晶层531形成在所述薄膜晶体管阵列基板511和滤色片阵列基板521之间。同样，形成背光550以为粘接的基板511和521提供均匀的光，其中背光550形成在薄膜晶体管阵列基板511的下方。
更详细地，如图3和图4所示，薄膜晶体管阵列基板511包括栅线512、数据线515、栅绝缘层513、栅极512a、半导体层514、源极515a、漏极515b、钝化层516、接触孔518、像素电极517和遮光金属532。栅线512与数据线515基本垂直形成以限定像素区域。然后，在栅线512和数据线515之间形成栅绝缘层513，并且栅极512a从栅线512和数据线515的交叉位置处的栅线512凸出。而且，在栅极512a上方的栅绝缘层513上形成半导体层514。另外，从数据线515凸出的源极515a与半导体层514的一边重叠，而与源极515a分隔开预定距离形成的漏极515b与半导体层514的另一边重叠。在包括源极515a和漏极515b的薄膜晶体管阵列基板的整个表面上形成钝化层516，并在漏极515b上方的钝化层516中形成接触孔518。然后，在像素区域内形成像素电极517，以通过钝化层516的接触孔518与漏极515b相连接，其中像素电极517由ITO或IZO的透明导电材料形成。从栅线512凸出的遮光金属532沿着数据线515形成在数据线515和像素电极517之间，以防止像素电极517和数据线515之间的寄生电容。
钝化层516由例如SiOx或SiOx的无机绝缘材料形成，其易于沉积并且很薄，以防止阶梯覆层。此外，遮光金属532和栅线512由具有低电阻率的遮光材料，如铜Cu、铝Al、铝钕合金AlNd、钼Mo、铬Cr、钛Ti、钽Ta或钼钨合金MoW的低电阻金属层形成。
滤色片阵列基板521与所述薄膜晶体管阵列基板511相对形成。滤色片阵列基板521包括黑矩阵层522、滤色片层523和公共电极524。黑矩阵层522与像素区域的边缘和薄膜晶体管区域重叠以防止漏光，其中所述黑矩阵层522由氧化铬CrOx、铬Cr或碳型有机材料形成。在部分黑矩阵层522之间形成滤色片层523以实现R(红)/G(绿)/B(蓝)颜色。同样，在滤色片层523上形成公共电极524以与像素电极517形成电场，该电场用于控制液晶层。
在此，沿数据线515形成遮光金属532，并且该遮光金属532由与栅线512相同的材料形成并与其位于相同的层上。此外，所述遮光金属532形成在数据线515和像素电极517之间。另外，该遮光金属532与所述栅线512一体形成以提供电场，并与数据线515和像素电极517重叠。或者，所述遮光金属532与像素电极517重叠，并且该遮光金属532的一角与黑矩阵层522的一角位于同一条线上。
通过向与栅线512相连的遮光金属532施加恒定电压，产生恒定电场。因此，与现有技术相比，由于遮光金属532的电场效应，能够减少数据线515和像素电极517之间形成的寄生电容。也就是说，因为遮光金属532与其间的数据线515和像素电极517重叠，当向遮光金属532施加电场时，在遮光金属532和数据线515之间产生寄生电容。同样，寄生电容也产生在遮光金属532和像素电极517之间。因此，使用遮光金属532能够减少数据线515和像素电极517之间的寄生电容，进而防止垂直串扰。所以改善了LCD器件的图像质量。
此外，在所述数据线和像素电极之间于相同的基板(薄膜晶体管阵列基板)上形成遮光金属532，进而通过该遮光金属532防止了数据线515和像素电极517之间漏光。因此，能够减少滤色片阵列基板521的黑矩阵层522和薄膜晶体管阵列基板511的像素电极517之间的粘接余量，进而减少了黑矩阵层522的区域并增加了像素区域的透射区域。
也就是说，在现有技术的LCD器件中，黑矩阵层522和像素电极517之间的粘接余量为5μm或更多。可是，在按照本发明的LCD器件中，黑矩阵层的一角与遮光金属相应对准，进而最大化了LCD器件的孔径比。
因为本发明可用于具有120ppi至150ppi像素密度的移动电话的LCD器件，所以孔径比增加了18％的最大百分比。而且，本发明可用于具有大约180ppi像素密度的移动电话模式的LCD器件。
也就是说，遮光金属532减少了数据线和像素电极之间的寄生电容，同时也防止了所述数据线和像素电极之间漏光，进而通过减少黑矩阵层522的区域提高了孔径比。
此外，所述遮光金属可与前栅线相连以接收电压，或者该遮光金属层可与附加的公共线相连以接收电压。
另一方面，以下将按照本发明第二和第三实施例描述遮光金属与存储线相连的结构。
图5为按照本发明第二实施例的LCD器件的平面图。图6为按照本发明第三实施例的LCD器件的平面图。
不同于本发明第一实施例的LCD器件，在本发明第二实施例的LCD器件中，遮光金属532未沿数据线515形成在前栅线512中。如图5所示，附加的公共线526与像素区域的栅线512基本平行地形成，并随后沿数据线515形成从该公共线526凸出的遮光金属532。
除此之外，根据本发明第二实施例的LCD器件具有与本发明第一实施例的LCD相同的结构。在本发明第二实施例的LCD器件中，从公共线526凸出的遮光金属532沿数据线形成，其中所述公共线526形成在所述数据线515和像素电极517之间。所述遮光金属532与公共线526一体形成以便提高电场，并且遮光金属532与数据线515和像素电极517重叠。或者，所述遮光金属532与像素电极517重叠，而该遮光金属532的一角与黑矩阵层522的一角位于同一条线上。
直到在像素区域中形成公共线之前，本发明第三实施例的LCD器件具有与本发明第二实施例的LCD器件相同的结构。可是，在按照本发明第三实施例的LCD器件中，如图6所示，基本平行于栅线512并与其邻近地另外形成公共线526。然后，沿数据线515形成从公共线526凸出的遮光金属532。在此情况中，向遮光金属532施加电压。同样，所述遮光金属532形成在数据线515和像素电极517之间，并与数据线515和像素电极517重叠。或者，所述遮光金属532与像素电极517重叠，并具有与黑矩阵层522的一角位于同一条线上的一角。
在前述按照本发明第一实施例的LCD器件中，所述薄膜晶体管阵列基板具有栅线上存储(storage-on-gate)的结构。在本发明第二和第三实施例的LCD器件中，薄膜晶体管阵列基板具有公共线上存储(storage-on-common)的结构。
如上所述，按照本发明的LCD器件具有以下优点。
在按照本发明的LCD器件中，所述遮光金属形成在数据线和像素电极之间以与其重叠，并且该遮光金属与栅线或公共线相连。由于向遮光金属施加电压，所以数据线和像素电极之间的寄生电容减少至大约9.760E-18[F/μm]。例如，在使用无机绝材料的钝化层的四轮掩模LCD器件中，数据线和像素电极之间的寄生电容大约是2.876E-17[F/μm]。因此，能够解决串扰问题以及防止由于寄生电容产生的闪烁和图像暂留问题，进而改善图像质量。
另外，因为遮光金属在其间与数据线和像素电极重叠，所以能够防止数据线和像素电极之间漏光，进而减少黑矩阵层的粘接余量。因此，减少了黑矩阵层的区域，进而能够提高LCD器件的孔径比。
此外，因为寄生电容的减少，能够使用无机绝缘材料的钝化层，进而简化用于钝化层形成的制造工艺并减少了阶梯覆层。
另外，因为不需要设置昂贵的有机绝缘材料，如BCB的钝化层，所以能够减少制造成本。
本领域技术人员应当理解，本发明中可进行各种修改和变化。因此，本发明意欲覆盖所附权利要求及其等同物的范围内得出的本发明的修改和变化。

Claims (16)

1. 一种液晶显示器件，包括：
第一基板上的栅线；
在包括所述栅线的第一基板的整个表面上的栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上并与所述栅线基本垂直以限定像素区域的数据线；
位于所述栅线和数据线交叉处的薄膜晶体管；
在包括所述薄膜晶体管的第一基板表面上的钝化层；
位于所述钝化层上并与所述薄膜晶体管的漏极相连的像素电极；以及
与所述栅线在同一层的遮光金属，用于防止所述数据线和像素电极之间的寄生电容。
2. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述遮光金属从所述栅线凸出。
3. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述遮光金属沿所述数据线的方向从所述栅线凸出。
4. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，还进一步包括与所述栅线基本平行的公共线。
5. 根据权利要求4所述的液晶显示器件，其特征在于，所述遮光金属从所述公共线凸出。
6. 根据权利要求4所述的液晶显示器件，其特征在于，所述遮光金属沿所述数据线的方向从所述公共线凸出。
7. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述钝化层为无机绝缘材料。
8. 根据权利要求7所述的液晶显示器件，其特征在于，所述无机绝缘材料为氮化硅SiNx或氧化硅SiOx。
9. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，还进一步包括具有黑矩阵层、滤色片层和公共电极的第二基板，该第二基板与所述第一基板相对。
10. 根据权利要求9所述的液晶显示器件，其特征在于，所述黑矩阵层具有与所述遮光金属的一角位于同一条线上的一角。
11. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述遮光金属与所述像素电极和数据线重叠。
12. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述遮光金属与所述像素电极重叠并具有与所述数据线的一角对准的一角。
13. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，向所述遮光金属施加电压。
14. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，通过所述栅线向所述遮光金属施加电压。
15. 根据权利要求4所述的液晶显示器件，其特征在于，通过所述公共线向所述遮光金属施加电压。
16. 根据权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，所述遮光金属由与所述栅线相同的材料形成。
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