CN101221328A

CN101221328A - 液晶显示装置及其制造方法

Info

Publication number: CN101221328A
Application number: CNA2007100363804A
Authority: CN
Inventors: 凌志华; 刘倩
Original assignee: Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: CN101221328B

Abstract

本发明提供一种驱动电路与有源矩阵集成的液晶显示装置及其制造方法，通过使集成于有源矩阵液晶显示器基板上的驱动电路位于密封物质或通过密封物质形成的真空空间内并与基板上相对应的其它线路相连，使得驱动电路形成的耦合电容，寄生电容和RC延迟大幅度降低，以加快驱动电路与有源矩阵液晶显示器集成技术的实用化进程，使液晶显示装置成本更低、结构更紧凑、机械可靠性更高从而使其具有更大的市场竞争力。

Description

液晶显示装置及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及液晶显示装置，特别是一种驱动电路与有源矩阵集成的液晶显示装置。

【背景技术】

TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)使LCD(液晶显示器)进入高画质、高彩色显示的新阶段，目前几乎所有高档的LCD中都毫无例外地使用了TFT有源矩阵。TFT有源矩阵主要包括a-Si TFT(非晶硅薄膜晶体管)有源矩阵和P-SiTFT(多晶硅薄膜晶体管)有源矩阵两种。与P-Si TFT技术相比，a-Si TFT技术发展比较成熟，均匀性好且成本较低，但其迁移率较低，一般在0.1～1.0cm²/V·s，P-Si TFT的迁移率则可达50～200cm²/V·s。由于a-Si TFT迁移率比较低，致使其驱动电路速度较慢。

中小尺寸LCD主要应用于便携式产品，因此在技术性能要求上与大尺寸LCD有所不同。中小尺寸产品更加强调显示器的轻、薄，器件的集成能力、更好的可靠性，以及低成本。目前，市场对LCD的分辨率也提出了更高要求，为了使小型化LCD具有高分辨率，减少TFT-LCD驱动IC的数目是非常必要的。通常，当LCD的分辨率高于QVGA(240×RGB×320)时，TFT面板需要超过1000条外部引线。当产品分辨率进一步增加时，在有限的空间内制作更多的外引线就变得非常困难。以上技术问题可以通过将驱动电路(gate driver circuits或source driver circuits)集成在有源矩阵LCD基板上来解决。这种技术可以使显示器成本更低、结构更紧凑、机械可靠性更高从而使其具有更大的市场竞争力。

传统的液晶面板的组件附加在LCD外部的电路板上，且往往需要四至七个驱动集成电路。驱动电路与有源矩阵LCD集成技术是将驱动芯片功能直接集成到显示器玻璃基板的表面上，同时又将时序控制功能集成到驱动芯片内。因此，该技术使LCD内部组件数量还不到普通同等像素显示器的三分之一，为移动设备生产商减少了在电路发展和生产上的巨大负担。

图1是现有技术TFT液晶显示装置a-Si栅极驱动电路与有源矩阵集成的纵剖面图，包括：彩色滤色膜基板100，电极101，密封物质102，栅极驱动电路103，液晶层104，TFT阵列基板105，TFT阵列基板电极106。

当TFT阵列基板105上集成的栅极驱动电路103包含的TFT(未画出)关闭时电荷守恒，因而产生电容耦合效应。由于栅极驱动电路103的耦合电容比较大且很不稳定，使TFT关态电压V_off与开态电压V_on电压差变大。这个电压变化量会使得由数据线写入所设定的像素电压在TFT关闭时有所变动，这个变动电压会产生两个效应，一个是使像素最后所显示的灰阶偏离原来写入电压所希望的灰阶；二是使原来数据线写入正负极性大小对称的电压向下偏离而产生直流残留效应。

如图1所示，栅极驱动电路103，彩色滤色膜基板100的电极101及它们之间的液晶层104形成电容，该电容会造成栅极驱动电路103的RC延迟。当电场很强时，液晶层104的介电常数超过10，而且温度的降低会使液晶材料的介电常数进一步增加，从而使通过液晶材料形成的耦合电容大大增加，造成低温情况下(如0℃)栅极驱动电路103的栅线延迟过大而使LCD不能正常工作。因此，必须降低栅极驱动电路103，彩色滤色膜基板100的电极101及它们之间的液晶层104形成的耦合电容，以使栅极驱动电路103正常工作。栅极驱动电路103，彩色滤色膜基板100的电极101及它们之间的液晶层104还会形成寄生电容，这些电容会成为数据线或扫描线的驱动负载，随着温度的降低，寄生电容也会增大。另外，不能将与有源矩阵集成的驱动电路直接暴露在空气中，因为与显示区域TFT经过同一生产工艺制造的驱动电路虽然有最外层保护层的保护，还是难以在较长时间内抵挡空气对它的腐蚀作用。在考虑驱动电路的耦合电容，寄生电容和RC延迟的同时，还要考虑驱动电路的可靠性。

因此，有必要提出一种工艺制程简单，能有效地使与有源矩阵集成的驱动电路的耦合电容，寄生电容和RC延迟减小的液晶显示装置来解决上述问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种驱动电路与有源矩阵集成的液晶显示装置。本发明有效地降低了集成在有源矩阵液晶显示器基板上的驱动电路的耦合电容，寄生电容和RC延迟，克服了由于现有技术的局限和缺点而导致的众多问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：通过使集成于有源矩阵液晶显示器基板上的驱动电路位于密封物质或通过密封物质形成的真空空间内并与基板上相对应的其它线路相连，使得驱动电路形成的耦合电容，寄生电容和RC延迟大幅度降低，以加快驱动电路与有源矩阵液晶显示器集成技术的实用化进程，使LCD更轻成本更低、结构更紧凑、机械可靠性更高从而使其具有更大的市场竞争力。

本发明提供了一种驱动电路与有源矩阵集成的液晶显示装置，包括：第一基板和与第一基板相对的第二基板；位于第一基板上并相互交叉的多条扫描线和多条数据线；由所述多条扫描线和数据线的交叉所限定的若干个子像素，每个子像素都由若干个薄膜晶体管相连；位于第一基板和第二基板之间的液晶层；若干个在第一基板上且位于液晶层区域外的驱动电路，以及位于第一基板和第二基板之间的密封物质，驱动电路设于密封物质内；密封物质与第一基板和第二基板形成真空空间；驱动电路位于或部分位于通过密封物质形成的真空空间中；真空空间可以位于第一基板的四周至少任意一边；通过密封物质形成的真空空间可以包含若干个空间；驱动电路可以是有源矩阵液晶显示装置的栅极驱动电路或源极驱动电路；驱动电路及有源矩阵液晶显示装置中的有源器件可以是a-Si TFT，P-Si TFT等。

本发明还提供了一种制造上述液晶显示装置的方法，该方法包括以下步骤：在第一基板上形成多条扫描线；在多条扫描线上形成绝缘层和半导体层；在绝缘层和半导体层上形成与多条扫描线成正交关系的多条信号线、薄膜晶体管的源极和漏极；在多条信号线上形成钝化层；在显示区域多条扫描线和信号线交叉限定的区域中形成像素电极，并通过穿过钝化层的过孔与薄膜晶体管的电极相连；在第一基板上形成存储电容；在形成第一基板显示区域薄膜晶体管阵列的同时利用传统工艺在第一基板四周边缘的任意边形成由若干个薄膜晶体管组成的驱动电路，该驱动电路与基板上相应的线路相连；在第一基板四周边缘涂布密封物质，使驱动电路位于该密封物质中；在涂布密封物质的同时使第一基板驱动电路处的密封物质与第一基板和第二基板形成一定空间，且该空间在第一基板和第二基板贴合前是非封闭空间；在涂布密封物质的同时使驱动电路位于或部分位于通过密封物质形成的空间中；在液晶滴下注入过程和第一基板与第二基板的真空贴合过程中实现密封物质与第一基板和第二基板形成的空间是真空空间。

本发明的优点在于：可以在不增加工艺复杂程度的情况下，将原来的驱动电路利用传统的生产线工艺在制作TFT阵列基板的同时集成在有源矩阵液晶显示器玻璃基板上，从而使LCD更轻、成本更低、结构更紧凑、机械可靠性更高从而使其具有更大的市场竞争力；另外，利用传统的生产设备和生产工艺能够实现使液晶显示装置上的驱动电路位于密封物质及通过密封物质形成的真空空间内，从而有效降低驱动电路形成的耦合电容，寄生电容和RC延迟，加快驱动电路与有源矩阵集成技术的实用化进程，尤其使高端a-Si电路与有源矩阵液晶显示器集成的实现成为可能。

【附图说明】

附图被包括进来以提供对本发明进一步的理解，其被并入且构成说明书的一部分，示出了本发明的实施例，并与文字说明一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1是现有技术栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的纵剖面图。

图2是本发明一实施例栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的纵剖面图。

图3是本发明另一实施例栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的一基板示意图。

图4是本发明上述实施例栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的纵剖面图。

图5是本发明另一实施例栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的纵剖面图。

【具体实施方式】

以下对本发明多个优选实施例进行详细描述，在附图中示出了它们的示例。

图2是本发明一实施例栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的纵剖面图，包括：彩色滤色膜基板200，电极201，密封物质202，栅极驱动电路203，液晶层204，TFT阵列基板205，TFT阵列基板电极206。

在图2所示技术中，将密封物质202覆盖在栅极驱动电路203上。当位于TFT阵列基板205上的栅极驱动电路203位于密封物质202内时，栅极驱动电路203，彩色滤色膜基板200的电极201及它们之间的密封物质202形成电容。由于密封物质202的介电常数一般为3，与液晶材料的介电常数10相比大大降低，因而能使耦合电容总量降低70％，同时也降低了栅极驱动电路203形成的寄生电容，且使栅极驱动电路203的RC延迟降低。

图3是本发明另一实施例栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的一基板示意图，包括：密封物质302，栅极驱动电路303，TFT阵列基板305，TFT阵列基板电极306，通过密封物质形成的真空空间307，源极驱动IC308，显示区域309。通过使密封物质302与两基板形成一个真空空间307，使栅极驱动电路303位于通过密封物质302形成的真空空间307内。该栅极驱动电路303位于TFT阵列基板305上并与相对应的其它线路相连。

图4是本发明上述实施例栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的纵剖面图，包括：彩色滤色膜基板300，电极301，密封物质302，栅极驱动电路303，液晶层304，TFT阵列基板305，TFT阵列基板电极306，密封物质与彩色滤色膜基板300和TFT阵列基板305形成的真空空间307。密封物质302位于真空空间307之内，栅极驱动电路303位于TFT阵列基板305上并与相对应的其它线路相连。与液晶材料和密封物质的介电常数相比，真空的介电常数更低，约为1，而且真空的介电常数随温度变化的变化范围很小。这就使得栅极驱动电路303，彩色滤色膜基板300的电极301及它们之间的真空空间307形成的耦合电容大幅度降低，寄生电容和栅极驱动电路303的RC延迟也更低，同时还能够保证栅极驱动电路303位于真空气氛内不被空气腐蚀。由于与任何保护层材料的介电常数相比，真空的介电常数都最低，因此该实施例在保证驱动电路可靠性的同时还保证了耦合电容、寄生电容及栅极延迟很低。

尤其对a-Si TFT而言，其开态电流和液晶电容随温度都有较大的变化，为了使与有源矩阵集成的驱动电路在低温度范围(如低至0℃)也能正常工作，且改善驱动电路的工作速度和功耗，进一步降低驱动电路区域的耦合电容，寄生电容及驱动电路输出电容负载，使a-Si TFT驱动电路与有源矩阵液晶显示器集成技术的进一步发展成为可能，本发明所述的技术方法无疑是非常有效的。

图5是本发明另一实施例栅极驱动电路与有源矩阵液晶显示装置集成的纵剖面图，包括：彩色滤色膜基板400，电极401，密封物质402，栅极驱动电路403，液晶层404，TFT阵列基板405，TFT阵列基板电极406，密封物质402与彩色滤色膜基板400和TFT阵列基板405形成的真空空间407。当对TFT-LCD的尺寸有特殊要求时，可以使一部分栅极驱动电路403包含于密封物质402中，另一部分位于密封物质402与彩色滤色膜基板400和TFT阵列基板405形成的真空空间407中，也能达到降低栅极驱动电路403耦合电容，寄生电容及栅极RC延迟的目的，提高驱动电路与有源矩阵液晶显示器集成的实用化进程。

为实现上述结构，本发明还提供了一种驱动电路与有源矩阵集成的液晶显示装置的制造方法(未图示，以制造本发明第二实施例的结构为例)。TFT阵列基板与彩色滤色膜基板的制造方法与传统方法类似，在此不详述。在制造本发明液晶显示装置时，TFT阵列基板305四周外边缘的密封物质302与彩色滤色膜基板300和TFT阵列基板305形成一个空间307，在液晶滴下注入过程和TFT阵列基板305与彩色滤色膜基板300的真空贴合过程中实现密封物质302与两基板形成的空间307是真空空间。

此方法的优点是在不增加工艺复杂程度的情况下，将原来的栅极驱动电路303利用传统的生产线工艺在制作TFT阵列基板的同时集成在有源矩阵液晶显示器玻璃基板上；利用现有生产设备和生产工艺使集成在有源矩阵基板上的栅极驱动电路303位于密封物质302与彩色滤色膜基板300和TFT阵列基板305形成的真空空间307中。

本发明所述的密封物质位于基板的四周外边缘，对第一基板和第二基板起粘接作用并对两基板间的液晶层起密封作用。通过密封物质形成的真空空间可以位于第一基板的四周至少任意一边，密封物质的宽度可以从0.01mm到10mm。

本发明所述的驱动电路可以是有源矩阵LCD栅极驱动电路或源极驱动电路；有源矩阵液晶显示装置中的有源器件可以是a-Si TFT，P-Si TFT，三端有源的单晶硅MOSFET，或两端有源的MIM，MSM，二极管环，背对背二极管，ZnO变阻器等。

与现有技术相比较，本发明的优点在于：在不增加工艺复杂程度的情况下，将原来的驱动电路利用传统的生产线工艺在制作TFT阵列基板的同时集成在有源矩阵液晶显示器玻璃基板上，这样使LCD更轻、成本更低、结构更紧凑、机械可靠性更高从而使其具有更大的市场竞争力；另外，利用现有生产设备和生产工艺能够实现使LCD上的驱动电路位于通过密封物质形成的真空空间内，从而有效降低驱动电路的耦合电容，寄生电容及RC延迟，加速驱动电路与有源矩阵液晶显示器集成技术的实用化进程，尤其使a-Si高端电路与有源矩阵液晶显示器集成的实现成为可能。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。对于本领域的技术人员，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明的液晶显示装置及其制造方法进行各种变化或各种修改。由此，本发明旨在覆盖落在所附权利要求及其等同物的范围内的对本发明的变型和修改。

Claims

1.一种液晶显示装置，具有有源矩阵器件，包括：

第一基板和与第一基板相对的第二基板；

位于第一基板上并相互交叉的多条扫描线和多条数据线；

由所述多条扫描线和数据线的交叉所限定的若干个子像素，每个子像素都由若干个薄膜晶体管相连；

位于第一基板和第二基板之间的液晶层，其特征在于：该装置还包括若干在第一基板上且位于液晶层区域外的驱动电路，以及位于第一基板和第二基板之间的密封物质，所述驱动电路设于密封物质内。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的密封物质与第一基板和第二基板形成真空空间。

3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的驱动电路位于通过密封物质形成的真空空间中。

4.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：通过密封物质形成的真空空间可以位于第一基板的四周至少任意一边。

5.根据权利要求2或3或4所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的驱动电路部分位于通过密封物质形成的真空空间中。

6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：通过密封物质形成的真空空间可以包含若干个空间。

7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的驱动电路可以是有源矩阵液晶显示装置的栅极驱动电路或源极驱动电路。

8.根据权利要求1或7所述的液晶显示装置，其特征在于：所述的驱动电路及有源矩阵液晶显示装置中的有源器件可以是a-Si TFT，P-Si TFT等。

9.一种制造如权利要求1所述液晶显示装置的方法，包括以下步骤：

在第一基板上形成多条扫描线；

在多条扫描线上形成绝缘层和半导体层；

在绝缘层和半导体层上形成与多条扫描线成正交关系的多条信号线、薄膜晶体管电极；

在多条信号线上形成钝化层；

在显示区域多条扫描线和信号线交叉限定的区域中形成像素电极，并通过穿过钝化层的过孔与薄膜晶体管的电极相连；

在第一基板上形成存储电容；

在形成第一基板显示区域薄膜晶体管阵列的同时利用传统工艺在第一基板四周边缘的任意边形成由若干个薄膜晶体管组成的驱动电路，该驱动电路与基板上相应的线路相连；

其特征在于：在第一基板四周边缘涂布密封物质，使驱动电路位于该密封物质中。

10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：在涂布密封物质的同时使第一基板驱动电路处的密封物质与第一基板和第二基板形成一定空间，且该空间在第一基板和第二基板贴合前是非封闭空间。

11.根据权利要求9或10所述的液晶显示装置，其特征在于：在涂布密封物质的同时使驱动电路位于或部分位于通过密封物质形成的空间中。

12.根据权利要求9或10所述的液晶显示装置，其特征在于：该方法还包括液晶滴下注入过程和第一基板与第二基板的真空贴合过程，在这些工艺过程中实现密封物质与第一基板和第二基板形成的空间是真空空间。