CN102436106B - 液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

液晶显示器件及其制造方法。液晶显示器件包括：第一基板和第二基板；形成在第一基板与第二基板之间的液晶层；在第一基板上限定为矩阵结构的多个像素区；多个选通线，在第一基板上沿第一方向延伸并将各像素区分为沿与第一方向基本垂直的第二方向彼此相邻的第一像素和第二像素；多个数据线，沿第二方向延伸并与选通线交叉以与选通线一起限定第一像素区和第二像素区；多个第一电极和第二电极，用于在第一像素区和第二像素区产生面内电场；以及开关装置，形成在选通线与数据线的交叉处并驱动第一和第二像素区，其中开关装置包括栅极、半导体层、及源极和漏极，漏极包括与第一像素区的第二电极相连的第一漏极和与第二像素区的第二电极相连的第二漏极。

Description

液晶显示器件及其制造方法
本申请是申请号为200510097104.X、申请日为2005年12月30日、发明名称为“液晶显示器件及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)器件，更具体地，涉及面内切换(IPS)型LCD器件及其制造方法。
背景技术
LCD器件通常用于产生高质量图像并使用低功耗。LCD器件包括以相对的方式接合在一起并且其间具有均匀间隔的薄膜晶体管(TFT)阵列基板和滤色器基板，在TFT阵列基板与滤色器基板之间形成有液晶层。TFT阵列基板包括按矩阵结构设置的像素单位，各单位像素包括TFT、像素电极和电容器。滤色器基板包括：公共电极，用于与像素电极一起对液晶层产生电场；RGB滤色器，用于实现颜色；以及黑底。
在TFT阵列基板和滤色器基板的相对表面上形成有配向膜，采用摩擦技术来将液晶层初始配向为沿着特定方向。当在按照TFT阵列基板上的各单位像素而形成的像素电极与形成在滤色器基板的整个表面上的公共电极之间产生电场时，液晶层的液晶由于介电各向异性而旋转，从而透过或阻挡各单位像素的光以显示字符或图像。然而，上述扭转向列(TN)型LCD器件的缺陷在于其视角窄。因此，开发了通过将液晶分子配向为沿着几乎水平(面内)的方向来解决视角窄的问题的面内切换(IPS)型LCD。
图1A是根据现有技术的面内切换型LCD器件的平面图，图1B是沿着图1A的I-I’截取的根据现有技术的面内切换型LCD器件的剖面图。在图1A中，垂直和水平地布置选通线1和数据线3，以在透明的第一基板10上限定像素区。具体地，n条选通线1和m条数据线3交叉以产生n×m个像素。然而，为了简洁，在图1A和1B中只示出了一个代表性的单位像素。
在图1A中，在选通线1与数据线3的交叉处设置包括栅极1a、半导体层5以及源极2a/漏极2b的TFT 9。栅极1a以及源极2a/漏极2b分别与选通线1和数据线3相连接，并且在基板的整个表面上层叠栅绝缘膜8(见图1B)。
在选通线1和数据线3限定的像素区中，与选通线1平行地设置公共线16，与数据线3平行地设置一对电极(即，用于对液晶分子进行开关的公共电极6和像素电极7)。公共电极6与选通线1一起同时形成，并与公共线16相连接，并且，像素电极7与TFT 9的漏极2b相连接。接下来，在包括源极2a/漏极2b的整个基板10上形成钝化膜11(见图1B)，并且在钝化膜11上形成像素电极7。于是，与公共线16交叠并与像素电极7相连接的像素电极线17形成存储电容器Cst，其间插入有栅绝缘膜8和钝化膜11。
在图1B中，在第二基板20上形成用于防止光泄漏到TFT 9的黑底21、选通线1、数据线3、以及用于实现颜色的滤色器23。然后，可以在其上涂布用于使滤色器23平坦化的涂覆膜(未示出)，并且在第一基板10与第二基板20的相对表面上涂布用于确定液晶的初始配向方向的配向膜12a和12b。此外，在第一基板10与第二基板20之间形成通过施加到公共电极6和像素电极7的电压来控制透光率的液晶层30。
在具有上述结构的IPS型LCD器件中，通过TFT 9对各像素进行开关，并且可以通过存储电容器Cst保持像素电压。然而，在TFT的结构方面，栅极1a和源极2a相互交叠，在这些交叠部分产生寄生电容，这改变像素电压。此外，寄生电容分别根据栅极与源极交叠的区域以及栅极与栅极交叠的区域而变化。具体地，根据基板尺寸增大的趋势，针对同一图案受到数次曝光处理的拼合模型(stitch model)具有交叠区域(栅极与源极之间以及栅极与漏极之间)的面积在各个像素都不同的问题。如果TFT的总面积不同，则寄生电容不同，从而像素电压的变化率也不同。因此，LCD器件的图片质量可能由于寄生电容按照像素位置的不一致性而劣化。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种LCD器件及其制造方法，其基本上克服了由于现有技术的局限和缺点引起的一个或更多个问题。
本发明的一个目的是提供一种能够在整个像素上保持一致的像素电压的LCD器件。
本发明的另一目的是提供一种能够在整个像素上保持一致的像素电压的LCD器件的制造方法。
本发明的附加特征和优点将在以下说明中阐述，部分地根据说明而显见，或者可以通过对本发明的实践而习得。通过所著说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如本文具体实施和广义描述的，液晶显示器件包括：第一基板和第二基板；形成在第一基板与第二基板之间的液晶层；在第一基板上限定为矩阵结构的多个像素区；多个选通线，在第一基板上沿着第一方向延伸，并将各像素区分为沿着与第一方向基本垂直的第二方向彼此相邻的第一像素和第二像素；多个数据线，沿着第二方向延伸并与选通线交叉以与选通线一起限定第一像素区和第二像素区；多个公共电极和像素电极，用于在第一像素区和第二像素区中产生面内电场；在第一像素区和第二像素区中的电连接公共电极的公共线；在第一像素区和第二像素区中的电连接像素电极并通过与公共线交叠而在第一像素区形成第一存储电容器并在第二像素区形成第二存储电容器的像素电极线；以及开关装置，形成在选通线与数据线的交叉处并驱动第一像素区和第二像素区，其中，所述开关装置包括栅极、半导体层、以及源极和漏极，源极包括选通线上方的第一源极部分和第二源极部分，漏极包括设置在栅极上方且设置在第一源极部分和第二源极部分之间的第一漏极以及从第一漏极分叉的第二漏极和第三漏极，第一漏极设置在选通线上方，第二漏极和第三漏极设置成与选通线交叉并分别连接到第一像素和第二像素的像素电极，其中，像素区外缘处的公共电极比像素区中央的公共电极宽，以防止数据线与像素电极之间的信号干扰。
另一方面，液晶显示器件的制造方法包括以下步骤：制备第一基板和第二基板；形成在第一基板上沿第一方向设置的多个选通线和公共线、以及从公共线伸出的多个公共电极；形成沿与第一方向基本垂直的第二方向设置并且与公共线交叉以限定多个像素区的多个数据线，各像素区包括沿着第二方向彼此相邻的第一像素区和第二像素区、选通线上的源极、以及与源极间隔开并分为第一漏极和第二漏极的漏极；形成用于在第一像素区和第二像素区中与公共电极一起产生面内电场的多个像素电极、形成用于电互连像素电极的像素电极线、并且通过与公共线交叠而形成第一像素区和第二像素区中的第一存储电容器和第二存储电容器；以及在第一基板与第二基板之间形成液晶层。
应当理解，以上总体说明和以下详细说明都是示例性和说明性的，并且旨在提供对如权利要求所述的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的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1A是根据现有技术的面内切换型LCD器件的平面图；
图1B是沿图1A的I-I’截取的根据现有技术的面内切换型LCD器件的剖面图；
图2A是根据本发明的示例性面内切换型LCD器件的平面图；
图2B是沿图2A的II-II’截取的根据本发明的示例性面内切换型LCD器件的剖面图；
图3是根据本发明的另一示例性面内切换型LCD器件的平面图；
图4是示出根据本发明的对2域的视角的示例性补偿的示意图；
图5是根据本发明的另一示例性面内切换型LCD器件的平面图；以及
图6A到6C是根据本发明的面内切换型LCD器件的示例性制造工艺的平面图。
具体实施方式
现在对本发明的优选实施例进行详细描述，其示例在附图中示出。
图2A是根据本发明的示例性面内切换型LCD器件的平面图，图2B是沿图2A的II-II’截取的根据本发明的示例性面内切换型LCD器件的剖面图。在图2A中，LCD器件100包括在透明的第一基板110上沿第一方向布置的选通线101、以及与选通线101交叉以限定像素区的数据线103。从而，基于选通线101分割了第一像素(P1)和第二像素(P2)。
在图2A中，在与数据线103交叉的选通线101上形成有开关器件109，并且开关器件109包括作为选通线101的一部分而形成的栅极101a(见图2B)、从数据线103伸出的源极102、以及与源极102隔开一定间隔的漏极104。漏极104包括分别包括在第一像素P1和第二像素P2内的第一漏极104a和第二漏极104b。
在图2A和2B中，在第一像素P1和第二像素P2中形成有包括用于产生面内电场的公共电极106和像素电极107的至少一对电极。公共电极106和像素电极107各自沿数据线103的侧部设置。此外，形成在像素区外缘处的公共电极106’比形成在像素区中央的公共电极106宽，以防止数据线103与像素电极107之间的信号干扰。具体地，形成在像素外缘处的公共电极106’与像素电极107一起形成面内电场，并阻挡沿着数据线103传送的数据信号。
沿着选通线101侧在公共电极106的一侧处形成有公共线116，并且公共线116电连接公共电极106。此外，在像素电极107的一侧处形成有用于电连接像素电极107的像素电极线117。因此，像素电极线117与公共线116交叠，以在第一像素P1形成第一存储电容器Cst1，并在第二像素P2形成第二存储电容器Cst2。
第一漏极104a从漏极104延伸到第一像素P1，并且通过第一接触孔109a与第一像素P1的像素电极107相连接。类似地，第二漏极104b从漏极104延伸到第二像素P2，并且通过第二接触孔109b与第二像素P2的像素电极107相连接。
在图2B中，在栅极101a与半导体层105之间插入有栅绝缘膜108，栅绝缘膜108形成在基板110的整个表面上。此外，在包括数据线103的整个表面上形成有钝化膜111，并且在钝化膜111上形成有像素电极107。像素电极可以由透明导电材料制成，如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
在图2B中，在第二基板120形成有用于阻挡漏光的黑底121以及滤色器123，并且在第一基板110与第二基板120的相对表面上涂布有用于确定液晶的初始配向方向的第一配向膜112a和第二配向膜112b。然后，在第一基板110与第二基板120之间形成有根据施加到公共电极106和像素电极107的信号来控制透光率的液晶层130。
根据本发明，栅极101a与源极102的交叠区域以及栅极101a与第一漏极104a和第二漏极104b的交叠区域总是一致的，从而在每个像素区处形成较为相同的寄生电容。具体地，即使源极102/漏极104的图案相对于针对栅极101a设置的位置沿着偏上或偏下的方向偏移，也可以一致地保持栅极101a与源极102和漏极104的交叠区域。例如，如果源极102和漏极104的图案沿着偏上的位置偏移，则栅极101a与第一漏极104a的交叠区域将减小，而栅极101a与第二漏极104b的交叠区域将增大。因此，栅极101a与第一漏极104a的交叠区域的减小量大致等于栅极101a与第二漏极104b的交叠区域的增大量，在源极102和漏极104偏移之前与栅极101a的交叠区域。
根据本发明，像素被分为相邻(即，在选通线101之上或之下)的第一像素P1和第二像素P2，并且共享用于驱动第一像素P1和第二像素P2的开关装置109。由此，对于实际上的每个像素区，栅极101a与源极102/漏极104产生的寄生电容保持为相对一致。通过这种方式，对于整个像素区一致地保持寄生电容意味着像素电压的变化对于整个像素区都一致、并且像素电压被保持为一致。由于像素电压被保持为一致，所以可以对于整个像素区保持均匀(一致)的亮度，并且可以提高图像质量的均匀性(一致性)。
此外，根据本发明，与现有技术相比增大了存储电容器的容量。即，在现有技术中，只形成第一存储电容器，但是根据本发明，在第一像素区和第二像素区分别形成了第一存储电容器Cst1和第二存储电容器Cst2，从而与现有技术相比使存储电容器增大了一倍。当向栅极101a施加选通信号时，存储电容器充入选通电压，并且，当驱动下一选通线101时，在向像素电极107提供数据电压时存储电容器保持所充入的电压，由此防止像素电极的电压变化。存储电容器的增大可以有效防止由于像素电极107的电压的改变而引起的闪烁(或其它视觉失真)。
图3是根据本发明的另一示例性面内切换型LCD器件的平面图。在图3中，除了公共电极的结构组成以外，像素电极和数据线可以与图2A和2B的示例性面内切换型LCD器件的像素电极和数据线相同。
在图3中，与图2A和2B的示例性面内切换型LCD器件类似，在LCD器件200中，通过选通线202将单位像素分为第一像素P1和第二像素P2，并且第一像素P1和第二像素P2共享形成在选通线201上的开关装置209。开关装置209包括作为选通线201的一部分而形成的栅极201a、以及形成在栅极201a上的源极202和漏极204。漏极204包括延伸到第一像素P1的第一漏极204a以及延伸到第二像素P2的第二漏极204b。
在第一像素P1和第二像素P2形成有用于产生面内电场的公共电极206和像素电极207。形成在第一像素P1的像素电极207通过第一接触孔209a与第一漏极204a相连接，形成在第二像素P2的像素电极207通过第二接触孔209b与第二漏极204b相连接。公共电极206和像素电极207被形成为具有偏折(offset)或弯折结构，沿着公共电极206和像素电极207的侧部设置的数据线203也可以被形成为具有与公共电极206和像素电极207相同的偏折或弯折结构。从而，公共电极206和像素电极207的偏折或弯折结构产生了两域(two-domain)结构，其中对液晶的驱动方向是对称的，以抵消由于液晶的双折射特性而产生的任何异常光线，由此最小化色移现象。即，公共电极206和像素电极207具有偏折或弯折结构，因为公共电极206和像素电极207基于偏折或弯折的边界线是对称的，所以可以形成两域结构。
图4是示出根据本发明的对2域的视角的示例性补偿的示意图。在图4中，由于液晶分子在两个域中具有对称布置，所以第一液晶分子213a的双折射值a1被设置在与第一液晶分子213a的方向相对的方向上的第二液晶分子213b的双折射值a2补偿，从而使得双折射值约为零。类似地，双折射值c1被c2补偿。从而可以最小化根据液晶的双折射特性的颜色偏折现象，由此防止图像质量随着视角而劣化。
图5是根据本发明的另一示例性面内切换型LCD器件的平面图。在图5中，与图2A、2B和3的IPS型LCD器件类似，通过选通线301将单位像素分为第一像素P1和第二像素P2。第一像素P1和第二像素P2共享形成在选通线301上的开关装置309。开关装置309包括作为选通线301的一部分而形成的栅极301a、以及形成在栅极301a上的源极302和漏极304。漏极304包括延伸到第一像素P1的第一漏极304a和延伸到第二像素P2的第二漏极304b。
在第一像素P1和第二像素P2形成有用于产生面内电场的公共电极306和像素电极307。形成在第一像素P1的像素电极307通过第一接触孔309a与第一漏极304a相连接，形成在第二像素P2的像素电极307通过第二接触孔309b与第二漏极304b相连接。沿着选通线301的侧部与选通线301成一定角度地形成有公共电极306和像素电极307。例如，该角度不超过90°，并且公共电极306和像素电极307相对于选通线301是对称的。将公共电极306和像素电极307形成为相对于选通线301成一定角度的斜线并且对选通线301对称的原因是为了形成两个域。
在公共电极306的一侧形成有沿着数据线的侧部并平行于数据线设置的公共电极连接线316’，该公共电极连接线316’电连接到公共电极306。公共线316连接到公共电极连接线316’，并且沿选通线301的侧部设置以与数据线303一起分割第一像素P1和第二像素P2。
在像素电极307的一侧形成有用于电连接像素电极307的像素电极线317。像素电极线317的一部分与公共电极连接线316’和公共线316交叠，以形成存储电容器。
根据本发明，像素电极307被形成为基本垂直于数据线303，由此可以减小数据线303的信号干扰。具体地，在图2A、2B和3的IPS型LCD器件中，由于像素电极被形成为与数据线沿着直线，所以像素电极的整体长度都受到数据线303的信号干扰的影响。与之相比，因为像素电极307被形成为基本垂直于数据线303，所以与前述实施例相比，数据线303对于像素电极307造成的信号干扰较小。
图6A到6C是根据本发明的面内切换型LCD器件的示例性制造工艺的平面图。在图6A中，制备透明的第一基板410，在其上淀积诸如Cu、Ti、Cr、Al、Mo、Ta和Al合金等的第一金属材料。然后，对淀积的第一金属材料进行构图以形成要用作栅极的选通线401、公共电极406和406’、以及用于电互连公共电极406和406’的公共线416。接下来，在包括选通线401以及公共电极406和406’的透明基板410的整个表面上淀积诸如SiNx或SiOx的无机物质。
在图6B中，在与选通线401对应的栅绝缘膜的上部层叠非晶硅和n+非晶硅，然后对其进行构图以在用作栅极的选通线401部分上形成半导体层405。然后，在包括半导体层405的透明基板410的整个表面上淀积诸如Cu、Mo、Ta、Al、Cr、Ti、Al合金等的第二金属材料。接下来，对淀积的第二金属材料进行构图以形成与选通线401垂直设置并与选通线401一起将像素区分为第一像素P1和第二像素P2的数据线403、从数据线403伸出的源极402。此外，从源极402间隔开一定间距地形成漏极404，并且漏极404被形成为具有延伸到第一像素P1的第一漏极404a以及延伸到第二像素P2的第二漏极404b。由此，形成了用于对第一像素P1和第二像素P2进行开关的TFT。接下来，在包括TFT 409和数据线403的透明基板410上的所得到结构上涂布诸如SiNx或SiOx的无机物质或者诸如苯并环丁烯(benzocyclobutene)或压克力(acryl)的有机物质以形成钝化膜(未示出)。
在图6C中，对钝化膜进行构图，以形成露出第一漏极404a的第一接触孔409a并形成露出第二漏极404b的第二接触孔409b。接下来，在钝化膜的上部淀积诸如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的透明导电膜，然后对其进行构图以形成像素电极407和像素电极线417。像素电极407与公共电极406一起产生面内电场，并且像素电极线417通过与公共线416交叠而在第一像素P1形成第一存储电容器Cst1并在第二像素P2形成第二存储电容器(Cst2)。
虽然并未具体示出，但是制备包括黑底和滤色器的第二基板，并将其与通过图6A到6C所示的工艺制造的第一基板接合，从而制造出根据本发明的IPS型LCD器件。
根据本发明，通过选通线将像素分为第一像素和第二像素，并且通过形成在选通线上的开关装置同时驱动第一像素和第二像素，从而开关装置产生的寄生电容可以在整个像素区上一致地形成。此外，本发明的基本原理之一是在上部位置和下部位置的相邻第一像素和第二像素共享形成在选通线与数据线的交叉处的开关装置，从而在整个像素区上形成较为一致的寄生电容。此外，公共电极和像素电极并不限于以上详细说明的具体结构。因此，本发明可以包括任何LCD器件，如IPS或TN，但是并不限于IPS或TN LCD器件，只要其可以产生一致的寄生电容即可。
对于本领域技术人员，很显然可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明的LCD器件及其制造方法进行各种修改和变型。由此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要其落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (9)

1.一种液晶显示器件，该液晶显示器件包括：
第一基板和第二基板；
形成在第一基板与第二基板之间的液晶层；
在第一基板上限定为矩阵结构的多个像素区；
多个选通线，在第一基板上沿着第一方向延伸，并将各像素区分为沿着与第一方向基本垂直的第二方向彼此相邻的第一像素和第二像素；
多个数据线，沿着第二方向延伸并与选通线交叉以与选通线一起限定第一像素区和第二像素区；
多个公共电极和像素电极，用于在第一像素区和第二像素区中产生面内电场；
在第一像素区和第二像素区中的电连接公共电极的公共线；
在第一像素区和第二像素区中的电连接像素电极并通过与公共线交叠而在第一像素区形成第一存储电容器并在第二像素区形成第二存储电容器的像素电极线；以及
开关装置，形成在选通线与数据线的交叉处并驱动第一像素区和第二像素区，
其中，开关装置包括栅极、半导体层、以及源极和漏极，源极包括选通线上方的第一源极部分和第二源极部分，漏极包括设置在栅极上方且设置在第一源极部分和第二源极部分之间的第一漏极、以及从第一漏极分叉的第二漏极和第三漏极，第二漏极面对第一源极部分的端部，第三漏极面对第二源极部分的端部，第一漏极设置在选通线上方，第二漏极和第三漏极设置成与选通线交叉并分别连接到第一像素和第二像素的像素电极，
其中像素区外缘处的公共电极比像素区中央的公共电极宽，以防止数据线与像素电极之间的信号干扰，
其中第一源极部分和第二源极部分、第一漏极、第二漏极、以及第三漏极设置在选通线上方，使得栅极与源极之间和栅极与漏极之间的全部交叠区域不变。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器件，该液晶显示器件还包括：
插在选通线与数据线之间的栅绝缘膜；以及
形成在栅绝缘膜上的钝化膜。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器件，其中，像素电极形成在钝化膜上。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中，公共电极和像素电极被设置为平行于数据线。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中，公共电极和像素电极具有弯折结构。
6.根据权利要求5所述的液晶显示器件，其中，数据线具有弯折结构。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中，公共电极和像素电极被设置为平行于选通线。
8.根据权利要求7所述的液晶显示器件，其中，公共电极和像素电极相对于选通线是对称的。
9.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中，第二漏极通过第一接触孔与第一像素区的像素电极相连接，第三漏极通过第二接触孔与第二像素区的像素电极相连接。
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