CN101464603A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液晶显示装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板上形成有多个像素区域；所述第一基板上依次形成有栅极金属层、数据金属层和像素电极，所述第二基板表面上形成有公共电极，所述第二基板的像素区域内形成有柱状间隙体；其中，所述第一基板的像素区域内形成有和所述柱状间隙体相对应浮接金属电极，所述浮接金属电极形成于所述栅极金属层或数据金属层中。本发明提供的液晶显示装置，可以减少像素电极和公共电极之间的距离，提高存储电容值。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置，特别是涉及一种提高存储电容的液晶显示装置。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD)是目前最被广泛使用的一种平面显示器，它具有低功率、薄形质轻、以及低电压驱动等优点。薄膜晶体管液晶显示器主要由第一基板(阵列基板)，第二基板(彩膜基板)和液晶层组成。图1是现有带存储电容电极的阵列基板的结构示意图，图2是沿图1中A’-A线的剖面图。请同时参见图1和图2，第一基板包括绝缘基板10，绝缘基板10上形成有栅极11，数据线14，TFT开关元件13，存储电容电极线112和像素电极16。第二基板包括在绝缘基板20，绝缘基板20上具有黑色矩阵21，色阻层22，分别为红、绿、蓝三色素，平坦化层23，公共电极26。TFT开关元件13的栅极与栅极线11相连，用来提供扫描信号，从而可以将栅极信号输入到栅极，控制TFT 13的开关。TFT 13的源极与数据线14相连，用来提供数据信号；TFT 13的漏极与像素电极16通过接触孔152电性连接。当TFT 13打开时，可以通过TFT将数据信号输入到像素电极16。栅极线11和数据线14在靠近像素电极16的地方穿行，排列成矩阵，相互交叉在一起。
为了使像素在一帧时间内保持相同的电压，第一基板上设计一定数值的存储电容。该电容通过存储电容电极线112，像素电极16和介质层构成，如图2所示。存储电容电极线112作为存储电容的一极，其与制作栅电极同时完成，12和15分别为栅绝缘层和层间绝缘层，16为像素电极。因此，根据现有的制造方法，储存电容两电极之间的距离大约为500nm-600nm。
图3和图4是三星在IMID08年提出一种新型的储存电容结构示意图。如图3所示，第一基板包括绝缘基板30，绝缘基板30上包括栅极线31，TFT开关元件33，数据线34和像素电极36，其中TFT开关元件33的漏极通过接触孔352与像素电极36电性连接，栅极线31与数据线34，分别提供扫描信号与数据信号来控制像素电极36的充放电。图4是沿图3中B’-B线的剖面图，第二基板包括在绝缘基板40，绝缘基板40上包括黑色矩阵41，色阻层42，平坦化层43，柱状间隙体(photo Spacer)45，公共电极46，以及夹在两基板之间的液晶层44。该结构的储存电容的两个电极分别由阵列基板侧像素电极36与彩膜基板侧公共电极46构成。上述方法省去了存储电容电极线112，避免了存储电容电极线可能引起的断线或接触不良等线缺陷，避免了存储电容电极线和数据线间的交叉电容，同时可以简化像素结构，但该储存电容的距离大致仍为500nm-600nm。
根据存储电容Cs计算公式：
Cs＝ε0εrS/d
式中，ε0为真空介电常数，等于8.85e-12F/m；εr为相对介电常数；S为两电极板之间的正对面积；d为两电极板之间的垂直距离。
为了使像素在一帧时间内保持相同电压时，必须设计具有一定电容值的存储电容。当存储电极上的介质厚度较厚时，就会降低存储电容值。存储电极的线宽越宽，像素的开口率就越低，显示装置的亮度就会受到影响。因此，为了保持一定的存储电容值，同时提高像素开口率，减少两电极板之间的距离是一种有效的方法。
采用图2与图4结构的储存电容，其两电极之间的距离d大致相当，而且介电常数也大致相同。因此，当两者具有相同的面积S时，两者之间的储存电容值Cs大致相同，也就是说，采用图4的方法，不能有效地增加储存电容值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种液晶显示装置，可以提高液晶显示装置像素的存储电容。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种液晶显示装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板上形成有多个像素区域；所述第一基板上依次形成有栅极金属层、数据金属层和像素电极，所述第二基板表面上形成有公共电极，所述第二基板的像素区域内形成有柱状间隙体；其中，所述第一基板的像素区域内形成有和所述柱状间隙体相对应浮接金属电极，所述浮接金属电极形成于所述栅极金属层或数据金属层中。
上述的液晶显示装置，其中，所述浮接金属电极位于所述柱状间隙体的正下方。
上述的液晶显示装置，其中，所述浮接金属电极由铝或铝合金制成。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的液晶显示装置，通过在在柱状间隙体的对应位置处，设置一浮接金属电极，使得该处的像素电极向上突起，可以减少其和相应公共电极之间的距离，获得较大的存储电容值。同时，由于所述浮接金属电极是在制作栅极或者源、漏极时形成，因此不会增加额外制造工艺。
附图说明
图1是现有带存储电容电极的阵列基板的结构示意图。
图2是沿图1中A’-A线的剖面图。
图3是现有带柱状间隙体的阵列基板的结构示意图。
图4是沿图3中B’-B线的剖面图。
图5是本发明第一实施例中阵列基板结构示意图。
图6是沿图5中C’-C线的剖面图。
图7a～图7e是本发明第一实施例中阵列基板制造流程剖面的示意图。
图8是本发明第二实施例中阵列基板结构示意图。
图9是沿图8中D’-D线的剖面图。
图10a～图10e是本发明第二实施例中阵列基板制造流程剖面的示意图。
图中：
10 绝缘基板      11 栅极线      12 栅绝缘层
13 TFT开关元件   14 数据线      15 层间绝缘层
16 像素电极      20 绝缘基板    21 黑矩阵
22 色阻层        23 平坦化层    24 液晶层
26 公共电极
30 绝缘基板      31 栅极线      32 栅绝缘层
33 TFT开关元件   34 数据线      35 层间绝缘层
36 像素电极      40 绝缘基板    41 黑矩阵
42 色阻层        43 平坦化层    44 液晶层
45 柱状间隙体       46 公共电极
50 绝缘基板         51 栅极线              52 栅绝缘层
53 TFT开关元件      54 数据线              55 层间绝缘层
56 像素电极         60 绝缘基板            61 黑矩阵
62 色阻层           63 平坦化层            64 液晶层
65 柱状间隙体       66 公共电极
70 绝缘基板         71 栅极线              72 栅绝缘层
73 TFT开关元件      74 数据线              75 层间绝缘层
76 像素电极         80 绝缘基板            81 黑矩阵
82 色阻层           83 平坦化层            84 液晶层
85 柱状间隙体       86 公共电极
112 存储电容电极线  152 接触孔             512 浮接金属电极
514 栅极            532 半导体非晶硅图形   534 掺杂非晶硅图形
542 源极            544 漏极               552 接触孔
714 栅极            732 半导体非晶硅图形   734 掺杂非晶硅图形
742 源极            744 漏极               746 浮接金属电极
752 接触孔
具体实施方式
下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
图5是本发明第一实施例中阵列基板结构示意图，图6是沿图5中C’-C线的剖面图。
请参照图5和图6，本实施例的液晶显示装置包括包括相对设置的第一基板，第二基板以及夹在两基板间的液晶层64，所述第一基板和第二基板上形成有多个像素区域。其中，所述第一基板包括绝缘基板50，绝缘基板50上形成有栅极线51，数据线54，TFT开关元件53和像素电极56。第二基板包括在绝缘基板60，绝缘基板60上具有黑色矩阵61，色阻层62，分别为红、绿、蓝三色素，平坦化层63和公共电极66。所述第二基板的像素区域内形成有柱状间隙体65，所述第一基板的像素区域内对应柱状间隙体65处形成有浮接金属电极512，所述浮接金属电极512和所述柱状间隙体65的相对应，使得该处的像素电极向上突起，公共电极向下突起，减少了两电极之间的距离。为了尽可能提高存储电容，浮接金属电极512最好位于柱状间隙体65的正下方。
图7a～图7e是本发明第一实施例中阵列基板制造流程剖面的示意图，所述第一基板上形成有栅极金属层、数据金属层和像素电极，本发明第一实施例中所述浮接金属电极形成于所述栅极金属层中，也就是说，在制作栅极线的同时制作浮接金属电极512，下面具体阐述本发明第一实施例中阵列基板制造流程。
如图7a所示，首先在玻璃基板50沉积第一金属层(图未示)，材料为铝(Al)或铝合金(AlNd)，或多层金属膜(AlNd/MoNb)作为栅极材料。然后采用一道光罩(图未示)对该金属材料进行曝光、显影和刻蚀，形成栅极线51，栅极514和一浮接金属电极512。该浮接金属电极的位置恰好位于彩膜基板侧的柱状间隙体65的下面。
如图7b所示，在该绝缘基板50上采用化学气相沉积的方法，继续沉积一覆盖该扫描线和电容线的栅极绝缘层52，在该栅极绝缘层的表面沉积一半导体非晶硅层(图未示)和掺杂非晶硅层(图未示)。然后在半导体层上涂覆一层光刻胶(图未示)后，采用一道光罩(图未示)对半导体材料进行曝光、显影和刻蚀，在栅极区域514上，形成半导体非晶硅图形532和掺杂非晶硅图形534。
如图7c所示，其后在半导体层上物理沉积第二金属层(图未示)，材料可以为铝、铬等及其合金材料。然后在金属层上涂覆一层光刻胶(图未示)后，采用一道光罩对其进行曝光、显影和刻蚀，形成数据线54，TFT 53的源极542和漏极544。
如图7d所示，通过化学气相沉积在绝缘层52和源极542、漏极544上沉积一钝化层55，然后在钝化层上涂覆一层光刻胶(图未示)后，采用一道光罩对其进行曝光、显影和刻蚀，形成接触孔552。
如图7e所示，在钝化层55和接触孔552上继续沉积一透明电极(图未示)，材料为ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌)等。然后在ITO上涂覆一层光刻胶(图未示)后，采用一道光罩对其进行曝光、显影和刻蚀，形成像素电极56。这样就可以完成整个阵列基板的制造过程。
实施例二
图8是本发明第二实施例中阵列基板结构示意图，图9是沿图8中D’-D线的剖面图。
请参照图8和图9，本实施例的液晶显示装置包括包括相对设置的第一基板，第二基板以及夹在两基板间的液晶层84，所述第一基板和第二基板上形成有多个像素区域。其中，所述第一基板包括绝缘基板70，绝缘基板70上形成有栅极线71，数据线74，TFT开关元件73和像素电极76。第二基板包括在绝缘基板80，绝缘基板80上具有黑色矩阵81，色阻层82，分别为红、绿、蓝三色素，平坦化层83和公共电极86。对每个像素区域，所述第二基板上形成有柱状间隙体85，所述第一基板上形成有浮接金属电极746，所述浮接金属电极746位于柱状间隙体85的正下方。
图10a～图10e是本发明第二实施例中阵列基板制造流程剖面的示意图，本发明第二实施例中所述浮接金属电极形成于所述数据金属层中，也就是说，在制作数据线的同时制作浮接金属电极746，下面具体阐述本发明第二实施例中阵列基板制造流程。
如图10a所示，首先在玻璃基板70沉积第一金属层(图未示)，材料为铝(Al)或铝合金(AlNd)，或多层金属膜(AlNd/MoNb)作为栅极材料。然后采用一道光罩(图未示)对该金属材料进行曝光、显影和刻蚀，形成栅极线71，栅极714。
如图10b所示，在该绝缘基板70上采用化学气相沉积的方法，继续沉积一覆盖该扫描线和电容线的栅极绝缘层72，在该栅极绝缘层的表面沉积一半导体非晶硅层(图未示)和掺杂非晶硅层(图未示)。然后在半导体层上涂覆一层光刻胶(图未示)后，采用一道光罩(图未示)对半导体材料进行曝光、显影和刻蚀，在栅极区域714上，形成半导体非晶硅图形732和掺杂非晶硅图形734。
如图10c所示，其后在半导体层上物理沉积第二金属层(图未示)，材料可以为铝、铬等及其合金材料。然后在金属层上涂覆一层光刻胶(图未示)后，采用一道光罩对其进行曝光、显影和刻蚀，形成数据线74，TFT 73的源极742和漏极744及一浮接金属电极746。该浮接金属电极的位置恰好位于彩膜基板侧的柱状间隙体85的下面。
如图10d所示，通过化学气相沉积在绝缘层72和源极742、漏极744和浮接金属电极746上沉积一钝化层75，然后在钝化层上涂覆一层光刻胶(图未示)后，采用一道光罩对其进行曝光、显影和刻蚀，形成接触孔752。
如图10e所示，在钝化层75和接触孔752上继续沉积一透明电极(图未示)，材料为ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌)等。然后在ITO上涂覆一层光刻胶(图未示)后，采用一道光罩对其进行曝光、显影和刻蚀，形成像素电极76。这样就可以完成整个阵列基板的制造过程。
综上所述，本发明提供的液晶显示装置，通过在第二基板的像素区域内形成柱状间隙体，在第一基板的像素区域内的栅极金属层或数据金属层上相对应位置设置浮接金属电极，使得该处的像素电极向上突起，可以减少其和相应公共电极之间的距离，获得较大的存储电容值。同时，由于所述浮接金属电极形成于所述栅极金属层或数据金属层中，即在制作栅极或者源、漏极时形成，因此不会增加额外制造工艺。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1、一种液晶显示装置，包括：
相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板上形成有多个像素区域；
所述第一基板上依次形成有栅极金属层、数据金属层和像素电极，所述第二基板表面上形成有公共电极，所述第二基板的像素区域内形成有柱状间隙体；
其特征在于，所述第一基板的像素区域内形成有和所述柱状间隙体相对应浮接金属电极，所述浮接金属电极形成于所述栅极金属层或数据金属层中。
2、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述浮接金属电极位于所述柱状间隙体的正下方。
3、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述浮接金属电极由铝或铝合金制成。
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